在蓝宝石衬底上外延生长gan薄膜的mocvd工艺分析毕业论文

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1、摘要第三代半导体材料GaN由于具有优良性质使其在微电子和光电子领域有广阔的应用前景，目前制备GaN的方法主要有分子束（MBE）、氯化物气相外延（HVPE）、金属有机物化学气相沉积（MOCVD）。本文介绍了MOCVD法在蓝宝石衬底上外延生长GaN材料并利用其无掩模横向外延生长GaN薄膜与同样生长条件下，在未经腐蚀预处理的蓝宝石衬底上外延的GaN薄膜进行对比测试[1]。测试分析结果表明，经过腐蚀预处理的GaN衍射峰的半峰宽及强度、表面平整度、腐蚀坑密度都明显优于未经腐蚀预处理的GaN薄膜，使原有生长条件下GaN薄膜位错密度下降50%。并且通过Hall测试、x射线双晶衍射结果、室温PL谱测

2、试[2]成功地制备出GaN单晶薄膜材料,取得了GaN材料的初步测试结果。测试研究发现增加缓冲层厚度、多缓冲层结构可以有效地降低位错密度、提高薄膜质量，其中通过中温插入层结构实验获得了质量最好的GaN外延层[3]。关键字：GaNMOCVD蓝宝石衬底预处理　缓冲层外延生长STUDYOFEPITAXIALLATERALOVERGROWTHOFGALLIUMNITRIDEONSAPPHIREBYMOCVDByHaiqingJiangSupervisor:Prof.XianyingDaiABSTRACTGallium-nitride-semiconductoroffersgoodpotenti

3、alvalueforapplicationinawiderangeofopticaldisplay,opticalrecordingandilluminationduetoitsexcellentquality.Atpresent,molecularbeamepitaxity(MBE),Chloridevaporphaseepitaxy(HVPE)andmetalorganicchemicalvapordeposition(MOCVD)areusedtoprepareGaN.　ThistextintroducesovergrowthofGallium-nitrideonsapphir

4、ebyMOCVDandcomparestheresultwiththatonnon-corrodesapphire.Theresultsprovedthatthinnerfull-widthathalf-maximum(FWHM)，higherintensityvalueofX-raydiffraction，smoothersurfaceandlowerdensityvalue　oftheetchingpitwerereceivedusingpatternedsubstrate,whichmadesurethatunderthesamegrowthprocessthedensityo

5、fthedislocationsdecreased50%.Afterthat,italsousesHallTest,X-raymaclediffractionTest,andPLSpectrumTestunderroomtemperaturetochecktheGaNthin-filmmaterial.Theresultsshowedthatmulti-buffer-layerstructurecoulddecreasethedensityofthedislocationsandimprovethequalityofthecrystalstructure.TheGaNepilayer

6、withIntermediate-Temperatureinsertlayerhadthebestresultsofallthesamples.KEYWORDS:GaNMOCVDsurfacepretreatmentonsapphiresubstratecushionepitaxialgrowth第一章绪论1.1GaN材料的基本特性1.2现有的GaN基化合物的制备技术1.3GaN现有制备技术对比第二章MOCVD中影响成膜因素第三章蓝宝石衬底表面预处理3.1蓝宝石衬底与处理的原因3.2实验探究与结果分析第四章研究缓冲层结构及其改进4.1传统缓冲层及其局限4.2实验探究及其结果分析第五章

7、GaN薄膜的生长研究5.1GaN材料的生长5.2生长的GaN材料的测试结果第六章结论致谢参考文献第一章绪论1.1GaN材料的基本特性GaN首先由Johnson等人合成，合成反应发生在加热的Ga和NH3之间，600~900℃的温度范围，可生成白色、灰色或棕色粉末(是含有O或未反应的Ga所致)[4]。GaN是极稳定的化合物，又是坚硬的高熔点材料，熔点约1700℃。GaN具有高的电离度，在Ⅲ-Ⅴ族化合物中是最高的。在大气压力下，GaN晶体一般呈六方纤锌矿结构，具