MOCVD方法硅基GaN的生长及其p型掺杂研究

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1、浙江大学硕士学位论文MOCVD方法硅基GaN的生长及其p型掺杂研究姓名：赵浙申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：叶志镇20040101浙江人学砸L学位论文MOCVD万泣硅早GaN的生K及其P型掺杂研究摘要宽禁带半导体GaN是制造蓝光光电器件和大功率、高温器件的理想材料。由于si衬底的诸多优点：低价、存在高质量大尺寸单晶、好的热导和电导以及容易被化学刻蚀去除，硅基GaN成为研究的热点。由于体单晶难以制备，生长高质量的薄膜单晶材料是研究开发GaN基器件的基本前提条件。与蓝宝石衬底相比，由于GaN在硅上难以浸润及GaN和si之间大的热失配和晶格失配等特点，硅上生长单

2、晶Gain的难度很大。到目前为止，制造出高质量的硅基GaN器件仍然是很有挑战性的工作。本论文在系统总结了国内外GaN材料制备和器件应用的研究历史和现状的基础上，利用自行开发研制的MOCVD设备，对硅衬底上GaN的外延生长和P型掺杂进行了研究，取得了一些阶段性的成果。主要工作如下：1．使用自行丌发的MOCVD系统，利用高温AIN缓冲层，在si011)衬底上成功生长出GaN单晶。测试显示晶体质量达到560arcsec，是文献报道过最好的结果之一。、2．采用Cp2Mg做掺杂源，成功获得了硅基GaN的P型电导。Hall测试结果：载流子浓度达到7．84x10l8cm一，迁移率为5．

3、50cm2／V．s，显示了我们生长的硅基p-GaN具有良好的电学性能：HRXRD测试得到该材料半高宽达到560arcsec，说明了它具有很好的晶体质量。3．研究了快速热退火(RTA)对P型GaN中位错的影响。我们发现RTA对GaN中螺型位错的影响很大，而刃型位错则在RTA下比较稳定。通过分析当前条件下位错的核心结构的形成能，就RTA处理对不同种类位错的影响做出了初步的解释。浙江大学硕l‘学位论义MOCVD方泫砖幕GaN的生K-及儿P型掺杂研究ABSTRACTGaNisapromisingmaterialforblueopto—electronicdevicesandhig

4、h。power．high．temperaturedexricesDuetothenumerousadvantagesofSisubstrate：lowcost，largescaleavailabilitywithhighquality，goodthermalandelectricalconductivities，andpossibleremovingbychemicaletching，manygroupsareworkingtofabricateGaN．baseddevicesonSisubstrateUptodate，itisstillveryhardtogrowGaN

5、bulkcrystals，SOtheheteroepitaxiaIgrowthofhighqualityGaNthinfilmsisthepremiseforthedevelopmentofGaN—baseddevices．Comparetosapphiresubstrate，thepoornucleationandthedifferenceinthermalandlatticecoefficientbetweenGaNandSimakeitdifficulttogrowhighqualityGaNfilmOilSi．Itisstillachallengeworktofa

6、bricateGaN．baseddevicesonSisubstrate．Inthispaper，acomprehensivereviewoftheresearchhistoryandcurrentstatusofGaNmaterialpreparationandcharacterizationsarediscribedOnthebasisofhome．madeMOCVDsystem．wecarriedoutadetailedstudyofGaNepitaxyandp-typedopingonsiliconsubstratesisconductedandachieveds

7、omeencouragingresults．Themainworkaresummerisedasthefollowing：1．WurtzitesinglecrystallineGaNonSi(111)substratesusinghigh。temperatureAINasabufferlayerinahome．madeMOCVDsystemisreported．HRXRDandSEMindicatedaverygoodcrystalquality,whichWaSamongthebestresultseverreported．