金属ni衬底上gan薄膜的低温ecr-pemocvd生长及其性能影响机制研究

《金属ni衬底上gan薄膜的低温ecr-pemocvd生长及其性能影响机制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文金属Ni衬底上GoN薄膜的低温ECR．PEMOCVD生长及其性能影响机制研究Low-temperatureECR··PEMOCVDGrowthofGaNFilmsonMetalNiSubstratesandItsPropertiesInfluencingMechanism学21102049完成日期：星Ql垒生墨旦鱼目大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文

2、不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。．若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：幽盘土丝鲞幽刍鲤二隆丝业坦矍：丝丝显亟生!到硼作者签名：——2辞』盏盘玺一日期：—丝年—厶月j[日大连理工大学硕士学位论文摘要氮化镓(GaN)具有直接带隙宽(3．39eV)、饱和速度高(3x107cm／s)以及其他优良的性能，这些优点使它成为继硅之后重要的半导体材料之一。目前，GaN材料在光电子器件(例如：半导体发光二极管LEDs和半导体激

3、光器LDs)和微电子器件(例如：高温、高功率、高频晶体管)等方面有着广泛的应用。GaN基器件在过去的几十年中有着快速而惊人的发展，但仍有许多问题有待于进一步解决。众所周知，衬底材料对GaN基器件有着巨大的影响。由于氮原子(N)在镓(Ga)金属中的低溶解度和在GaN中的高蒸汽压，因此，沉积大面积单晶GaN衬底十分困难。目前GaN薄膜的制备主要采用高温金属有机物化学气相沉积技术(MOCVD)，衬底材料多选择单晶蓝宝石(0【．A1203)或SiC。然而，0【．A1203衬底的导电性和散热性均较差，且其与GaN之间存在较大的晶格失配，这些缺点大大影响了后续GaN

4、器件的结构与性能。与0【．A1203衬底相比，SiC衬底价格昂贵且面积小，这导致其并不适合实际应用。相反，金属具有良好的导热性和散热性，价格低廉且适合大面积沉积，这些优点使得金属可以做为衬底材料沉积GaN薄膜，以实现后续GaN基器件中电流的垂直传输。本文使用金属镍(Ni)作为衬底材料，Ni具有优良的导电及散热性能、与GaN之间存在相对小的晶格失配、耐高温、耐腐蚀、高反射性、以及成本低和可大面积沉积等特点，这些特点可以大大改善后续Gab／基器件的性能。本文采用电子回旋共振一等离子体增强金属有机物化学气相沉积(ECR．PEMOCVD)技术，分别以三甲基镓(T

5、MGa)和高纯N2作为Ga源和N源，以金属Ni为衬底，低温沉积出高C轴择优的GaN薄膜。传统MOCVD工艺过程中，沉积温度通常在1050℃以上，对于金属衬底而言，这样高的沉积温度必将会引起严重的界面反应以及Gab／薄膜与衬底之间巨大的热应力，这将导致后续GaN基器件性能的严重衰退。我们的实验结果表明采用ECR．PEMOCVD技术可成功在较低温度下沉积出较高质量的GaN薄膜，有效抑制了高温沉积过程产生的不利反应。本文采用高能粒子反射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、光致发光谱(PL谱)以及电流一电压测试(I．

6、v测试)等多种表征方法分析了GaN薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能以及电学特性。重点研究了氮化时间、沉积温度和TMGa流量对金属Ni衬底上生长GaN薄膜的性能影响机制并给出最佳优化参数。实验结果表明：氮化时间对GaN薄膜有较大的影响。氮化时间为0min时，GaN薄膜具有较好的晶体质量和较强的紫外发光峰；沉积温度和TMGa流量也对GaN薄膜有较大的影响。480℃和1．2sccm分别为沉积温度和TMGa流量的最优化参数，金属Ni衬底上GaN薄膜的低温ECR-PEMoCWD生长及其性能影响机制研究最优条件下的GaN薄膜具有较好的晶体质量和较强的紫外发光峰，且

7、GaN薄膜与金属Ni之间的接触特性为良好的欧姆接触。关键词：GaN；ECR-PEMOCVD；低温沉积；金属Ni衬底大连理工大学硕士学位论文Low-temperatureECR-PEMOCVDGrowthofGaNFilmsonMetalNiSubstratesandItsPropertiesInfluencingMechanismAbstractGalliumnitride(GaN)isoneofthemostimportantmaterialsforsemiconductordevicessincesiliconduetoitsverylargedir

8、ectbandgap(3．39eV)，highsaturationvelocit