9、博士学位论文中英文摘要（打印5份）

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1、毕业论文题目：微纳米GaN衬底模板制备及外延研究微电子学与固体电子学专业2011级博士生姓名:张士英指导教师(姓名、职称):张荣教授修向前教授GaN晶体材料因其具冇较高的电子迁移率和热导率，高化学稳定性，耐腐蚀等优点，被广泛应用于光电子器件和高频微波器件屮。口前器件大多是在蓝宝石、SiC等单晶衬底上进行异质外延制备而成，但由于外延生长的材料和衬底之间存在较大的品格失配和热失配，导致依靠异质外延生长的GaN具冇很高的缺陷密度，晶体质量不高，器件应用受到了不良的影响。高质量GaN基材料制备技术的发展，

2、是推动GaN基材料应用的关键所在。目前，利用GaN模板同质外延GaN基半导体薄膜是获得高质量GaN基器件的最理想技术。但是同质外延并不一定能够使外延薄膜比模板的结晶质量好，而取决于模板中的残余应力情况与表而缺陷处理方法。因此，GaN微纳米模板的研究成为热点Z-o本文利用光助化学湿法腐蚀，对Ga面GaN衬底材料中的缺陷进行选择性腐蚀研究，得到了不同形貌的微纳米GaN模板。并且通过光助化学湿法腐蚀N[ft-GaN,制备出形状规则的微纳米GaN六棱锥模板。另外，GaN基LED的研究也达到了前所未有的高度

3、。极性GaN基LED内强的极化场引起内量子效率的下降，成为限制其应用的主耍问题。而非极性和半极性GaN的口发极化和压电极化很小，内量了效率高，引起了人们的强烈兴趣。本文利用腐蚀得到的高质量GaN六棱锥作为模板，生长半极性InGaN/GaN多量子阱结构，从而获得了不同半极性面量子阱的多重发光。主要的研究内容和获得的主要结果如下：1.Ga而GaN微纳米模板制备及其物性研究。研究了腐蚀液浓度和光照强度对GaN衬底模板腐蚀规律和腐蚀机制的影响，研究了利用无电光助化学湿法腐蚀方法得到微纳米GaN棱锥模板的工

4、艺条件。利用KOH和K2S2O8作为腐蚀液，在紫外光照下腐蚀GaN制备微纳米模板。在高浓度的KOH(1M)和低强度的紫外光照下，腐蚀出高质量的腐蚀坑和微纳米柱模板，通过腐蚀过程屮样品扫描电镜(SEM)形貌的演化、高分辨X射线衍射(HRXRD)和单光阴极射线发光(CL)研究证实了腐蚀掉的是位错，留下高质量GaNo研究表明，此条件下的腐蚀以化学腐蚀为主。位错处原子排列无序，处于非稳定的化学结构，KOH容易优先与缺陷反应。在低浓度KOH和高强度的紫外光照下，对G“N衬底材料进行湿法腐蚀，成功制备了GaN

5、棱锥模板。通过单光阴极射线发光(CL)研究发现此微纳米锥体阵列为包裹了位错的GaN晶体。根据锥体阵列的实际结构，研究分析了此条件卜•的腐蚀机理，以光助腐蚀为主，主要受光生载流子的影响。在腐蚀液KOH浓度低至0.1M时，GaN腐蚀样品表面形成大量的晶须，聚集成朿，晶须揭露了位错。1.采用光助化学湿法腐蚀法，对GaN衬底材料的N极性面进行湿法腐蚀,成功制备了高质量微纳米GaN六棱锥衬底模板，并研究分析了六棱锥的形成机制。利用光助化学湿法腐蚀N面GaN,获得了由六个表面能稳定的半极性面{1OTT}构成的

6、GaN六棱锥模板。系统研究了腐蚀液浓度、腐蚀吋间和光照强度对模板形貌和性能的影响，得到了最优化的湿法腐蚀条件。通过高分辨X射线衍射(HRXRD)和拉曼(Raman)光谱研究表明了GaN六棱锥模板具冇更高的晶体质量和较低的应力。光致发光(PL)谱研究表明GaN六棱锥衬底模板的光学性能得到显著的提高，并研究分析了高发光效率的机制。本文还采用磷酸作为腐蚀液，腐蚀GaN六棱锥，得到了独特的十二面锥结构，该结构由{2023}和{2245}两组晶面构成。2.利用腐蚀得到的微纳米GaN六棱锥结构作为衬底模板，采

7、用MOCVD法在其上外延生长出InGaN/GaN多量了阱结构，其结构是±(0002).{llOl}.{1012}{1122}多个面构成的多面体。通过能谱(EDS)研究表明棱锥之间的c向平面区域没有InGaN/GaN多量子阱沉积，其它晶面均有沉积，这与生长条件有关。室温变功率光致发光(PL)谱测试表明InGaN/GaN多量子阱发光峰位于448nm,随着光致发光(PL)激发功率的增大，半极性面上InGaN量子阱的发光峰的峰位几乎没冇移动，证明了半极性面InGaN量子阱的内电场很小。通过单色阴极射线发光

8、(CL)研究表明,从品而的底部到顶部，发光峰逐渐红移，In组分逐渐增加，从而实现多重发光。。由此可见，利用GaN六棱锥作为模板，可以生长多个半极性面和合适In组分的InGaN/GaN多量子阱，冇可能实现制作性能稳定的无磷高亮度白光LED。THESIS:Fonnationandepitaxialstudyofthemicro/nano-GaNsubstratetemplateSPECIALIZATION:MicroelectronicsandSolid-Stateeletronics