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1、基材料生长及其在光电器件领域的应用王三胜等基材料生长及其在光电器件领域的应用’’’‘‘“‘“‘“’“,王三胜顾彪徐菌秦福文窦宝锋杨大智大连理工大学电气工程与应用电子技术系三束材料改性国家重点实验室材料科学与工程系大连、、电子饱和漂移速度大和介电常数小等特点,、摘要具有禁带宽度大热导率高在高亮度发光二极管短、、、大功率半导体器件等领域有着广泛的应用前景。波长激光二极管高性能紫外探测器和高温高频介绍了基半,,。导体材料的制备方法异质结构以及在光电子和微电子器件领域的应用并讨论了今后的发展趋势关键词外延牛
2、长掺杂半导体器件一一,,,,·,,,,,,,,,一一引言长期以来科学工作者对于体单晶材料的生长进行,,及其相关三族氮化物材料包括二元的、、了许多积极的探索叫但因为的熔点高达。℃左右,,、。所以难以采用熔融的熔体制备体单晶材料而必须采用三元的和四元的等通过调整,,,可高温高压技术但由于在高温生长时氮的离解压很高合金组分以获得从到的连续可调的带隙。能。因此三族氮化物能覆盖从紫外光到可见光这样一个很宽目前很难得到大尺寸的体单晶材料所以只能在其它衬。范围的频谱,这使得它在诸多领域有着很迷人的应用前景。底上进
3、行异质外延生长在各种生长技术中卤化物气相外延这、些领域包括高亮度彩色、高性能紫外光电探测器、蓝金属有机化学气相沉积和分子束外延,。、、激光二级管等等又由于材料具有高热导率高电子饱技术己经成为制备及其相关三元四元合金薄,、。此外,近年来随着研究工作的深入,在和漂移速度和大临界击穿电压等特点成为研制高频大功率膜的主流生长技术上耐高温、抗辐,,。照半导体微电子器件和电路的理想材料在通述三种技术的基础上一些新的生长方法也被开发出来信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应金属有机化学气相沉积技
4、术,。,〕用前影」一般皿,以这种生长技术以族金属有机物作为族源自年川首次合成到年川成功制备出了单,,。作为源在高温下通常进行族氮化物的晶晶体薄膜都一度给这种材料带来了新的希望但始。。,生长由于使用了难于裂解并易于与族金属有机物发生寄终进展十分缓慢直到进入年代以来由于缓冲层技术的,,」和型掺杂技术的突破幻,对生反应的作为源所以需要严格地控制生长条件并采用的研究热潮在全。世界蓬勃发展起来,并且取得了辉煌的成绩。超高亮改进生长设备「‘口、。目前,开发竞争的焦点主要等在年开发出了双束流大气压度蓝绿光己经实现
5、商品化一,集中在蓝光方面,以及大功率高温半导体器件和微波器生长技术采用该技术生长出了器。,一、件用材料的研剑和器件制备方面·件质量的型晶体川近年来人们又尝试采用在一系三族化合物材料中广泛使用的低压基材料生长方法进行材料的生长,并取得了满意的结。。一一,」材料生长技术果此外方法和方法相比一一基金项目国家项目新材料领域课题与国家自然科学基金。。,,。一一王三胜年生男博士生研究方向基材料的生长哇材料导报年月第卷第期可一次在反应室中装入多个衬底外延生长,更加适合于规模失配度大,在早期的研究过程中,人们发现直
6、接在衬底上高温。生长薄膜,不能得到平整光洁的高质量膜,化生产但由于高温生长会带来材料界面间的互扩散和多元并且外延生。,长,、,化合物的金相分离为了降低生长温度近年来一些小组进行出来的膜完整性不好缺陷密度大造成膜中背景载了系材料的等离子体口」或光辅助」生长的研。,流子浓度高为了获得晶体质量较好的外延层一般采。。〔”〕用究这当中我们在国内率先提出并采用了等离子体两步生长工艺首先在较低的温度下一生长。,辅助方法进行材料的外延生长低温生长的一层很薄的或作为缓冲层再将温度调整关键是解决活性氮源并为生长表面提供
7、活仲能,。,我们以到较高值生长外延层由于缓冲层很薄低温沉积的无等离子体提供活化氮源,在。衬底上生长出了晶质定型性质,会在高温生长外延层时成为结晶体,为,’‘。。较好的纯立方单晶膜并取得了一系列积极的成果习和衬底晶格去揭为,了进一步减小位错密度改方法的生长速率适中,可以比较精确地控制膜,人们在两步工艺的基础上善外延层的晶体质量又开发,。目前、厚特别适合于和的大规模工业化生产已出选区外延生长为技,。。,」首先在合适的衬底上外延生长层再在其上沉积经成为使用最多生长材料和器件质量最高的方法术卿分子束外延技术
8、一层多晶态的掩膜层,然后利用光刻和刻蚀技术,形成这种生长技术有两个分支气源分子束外延和窗口和掩膜层条。在随后的生长过程中,外延首先。·,。金’〕属有机分子束外延第一种方法直接以在窗口上生长然后再横向生长于条上试验结果,,,或的分子束作为皿族源以作为源在衬底表面反表明生长于条上的其位错密度比窗口上的。。,应生成氮化物采用该方法可以在较低的温度下实现生小几个数量级目前技术已经应用于蓝光制作并。,,。长但在低温下的裂解率低与皿族金属的反应速率较获得了性能的改进这种方法的问题
