氢化物气相外延生长氮化镓单晶衬底的研究进展 被引量：5

1

作者 张育民 王建峰 +5 位作者 蔡德敏 徐俞 王明月 胡晓剑 徐琳 徐科 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第11期1970-1983,共14页

氮化镓(GaN)晶体是制备蓝绿光激光器、射频微波器件以及电力电子等器件的理想衬底材料,在激光显示、5G通讯及智能电网等领域具有广阔的应用前景。目前市场上的氮化镓单晶衬底大部分都是通过氢化物气相外延(Hydride Vapor Phase Epitaxy,... 氮化镓(GaN)晶体是制备蓝绿光激光器、射频微波器件以及电力电子等器件的理想衬底材料,在激光显示、5G通讯及智能电网等领域具有广阔的应用前景。目前市场上的氮化镓单晶衬底大部分都是通过氢化物气相外延(Hydride Vapor Phase Epitaxy,HVPE)方法生长制备的,在市场需求的推动下,近年来HVPE生长技术获得了快速的发展。本论文综述了近年来HVPE方法生长GaN单晶衬底的主要进展,主要内容包含HVPE生长GaN材料的基本原理、GaN单晶中的掺杂与光电性能调控、GaN单晶中的缺陷及其演变规律和GaN单晶衬底在器件中的应用。最后对HVPE生长方法的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 氢化物气相外延生长 氮化镓 晶体生长 掺杂 光电性能 缺陷

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氢化物气相外延生长的GaN膜中的应力分析 被引量：1

2

作者 刘战辉 修向前 +6 位作者 张李骊 张荣 张雅男 苏静 谢自力 刘斌 单云 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2105-2108,共4页

对在c面蓝宝石上用氢化物气相外延法(HVPE)生长的六方相纤锌矿结构的GaN膜中的应力进行了分析。高分辨X射线衍射(002)面和(102)面摇摆曲线扫描(半高宽数值分别为317和358角秒)表明生长的GaN膜具有较好的晶体质量。利用高分辨X射线衍射... 对在c面蓝宝石上用氢化物气相外延法(HVPE)生长的六方相纤锌矿结构的GaN膜中的应力进行了分析。高分辨X射线衍射(002)面和(102)面摇摆曲线扫描(半高宽数值分别为317和358角秒)表明生长的GaN膜具有较好的晶体质量。利用高分辨X射线衍射技术准确测量了制备的GaN膜的晶格常数,并计算得到GaN膜中面内双轴应变和面外双轴应变分别为3.37×10-4和-8.52×10-4,等静压应变为-7.61×10-5。拉曼光谱和激光光致发光谱测试表明HVPE-GaN外延膜具有较好的光学特性,利用拉曼光谱的E2模式特征峰和激光光致发光谱中近带边发射峰的频移定量计算了外延膜中的面内双轴压应力和等静压应力。两种方法得到的面内双轴压应力较为相符。 展开更多

关键词 氮化镓 氢化物气相外延 拉曼光谱 激光光致发光谱 应力

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氢化物气相外延生长GaN膜性质研究 被引量：1

3

作者 刘战辉 张李骊 +3 位作者 李庆芳 修向前 张荣 谢自力 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第23期3412-3415,3420,共5页

利用氢化物气相外延技术在c面蓝宝石上生长得到纤锌矿结构GaN膜。采用高分辨X射线衍射、拉曼光谱和光致发光谱对GaN外延膜进行了结构表征和光学性质研究,重点探讨了光致发光谱的温度变化特性。样品(002)面和(102)面摇摆曲线半高宽分别为... 利用氢化物气相外延技术在c面蓝宝石上生长得到纤锌矿结构GaN膜。采用高分辨X射线衍射、拉曼光谱和光致发光谱对GaN外延膜进行了结构表征和光学性质研究,重点探讨了光致发光谱的温度变化特性。样品(002)面和(102)面摇摆曲线半高宽分别为322和375 arcsec,表明生长的GaN膜具有较好的晶体质量。高分辨X射线衍射、拉曼光谱和光致发光谱测试表明,外延膜中存在0.26 GPa的面内压应力。变温光致发光谱研究发现GaN外延膜中A自由激子发射峰和施主束缚激子发射峰随温度变化服从能带收缩理论。但由于A自由激子单声子伴峰可能是一种与自由激子动能变化相关的自由激子-声子相互作用的复合机制,导致其峰位呈现先蓝移后红移变化,以及其积分强度出现先增加后降低的现象。 展开更多

关键词 氮化镓 氢化物气相外延 高分辨X射线衍射 拉曼光谱 变温光致发光谱

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氢化物气相外延生长的GaN厚膜中位错密度计算 被引量：1

4

作者 刘战辉 修向前 +6 位作者 张荣 谢自力 颜怀跃 施毅 顾书林 韩平 郑有炓 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期190-192,201,共4页

采用两种不同的方法分别确定了在c面蓝宝石上用氢化物气相外延(HVPE)法生长的六方相的GaN厚膜中的位错密度。首先,利用选择性化学腐蚀方法研究了GaN膜中的晶体缺陷,研究区分了位错的不同类型,发现在HVPEGaN贯通位错占主导地位。由腐蚀... 采用两种不同的方法分别确定了在c面蓝宝石上用氢化物气相外延(HVPE)法生长的六方相的GaN厚膜中的位错密度。首先,利用选择性化学腐蚀方法研究了GaN膜中的晶体缺陷,研究区分了位错的不同类型,发现在HVPEGaN贯通位错占主导地位。由腐蚀后形成的腐蚀坑数量可以直接来确定膜中的位错密度。此外,研究了用特定的X射线衍射峰半峰宽数据计算得到位错密度的方法。结果表明,HVPE生长的六方相的GaN厚膜中的位错密度为109～1010cm-2,而且两种方法所得到的结果相符合。 展开更多

关键词 位错 氮化镓 氢化物气相外延 X射线衍射

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用氢化物气相外延(HVPE)法生长的氮化铟薄膜的性质研究

5

作者 俞慧强 修向前 +7 位作者 张荣 华雪梅 谢自力 刘斌 陈鹏 韩平 施毅 郑有炓 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期971-974,共4页

在自制设备上用氢化物气相外延(HVPE)方法在α-Al_2O_3以及GaN/α-Al_2O_3衬底上生长了InN薄膜,并对其性质进行了研究。重点研究了生长温度的变化对所获得的InN薄膜的影响,并利用X射线衍射研究了InN薄膜的结构,用扫描电子显微镜研究了... 在自制设备上用氢化物气相外延(HVPE)方法在α-Al_2O_3以及GaN/α-Al_2O_3衬底上生长了InN薄膜,并对其性质进行了研究。重点研究了生长温度的变化对所获得的InN薄膜的影响,并利用X射线衍射研究了InN薄膜的结构,用扫描电子显微镜研究了其表面性质,用霍尔测量研究了其电学性质。x射线衍射的结果表明,直接在α-Al_2O_3上生长得到的是InN多晶薄膜;而在GaN/α-Al_2O_3上得到的InN薄膜都只有(0002)取向,并且没有金属In或是In相关的团簇存在。综合分析可以发现,在650℃时无法得到InN薄膜,而在温度550℃时生长的InN薄膜具有光滑的表面和最好的晶体质量。 展开更多

关键词 氮化铟(InN) 薄膜 氢化物气相外延(HVPE)

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Ga_(x)In_(1-x)P氢化物气相外延制备工艺及性能研究进展

6

作者 张嵩 程文涛 +4 位作者 王健 程红娟 闫礼 孙科伟 董增印 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第4期266-273,共8页

对Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体Ga_(x)In_(1-x)P材料的性质、应用和外延工艺的发展进行了简单阐述,重点介绍了Ga_(x)In_(1-x)P材料的氢化物气相外延(HVPE)制备工艺对Ga_(x)In_(1-x)P外延层质量和Ga_(x)In_(1-x)P太阳电池性能的影响,并对国外研... 对Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体Ga_(x)In_(1-x)P材料的性质、应用和外延工艺的发展进行了简单阐述,重点介绍了Ga_(x)In_(1-x)P材料的氢化物气相外延(HVPE)制备工艺对Ga_(x)In_(1-x)P外延层质量和Ga_(x)In_(1-x)P太阳电池性能的影响,并对国外研究中用于制备Ga_(x)In_(1-x)P材料的垂直和水平HVPE结构设计、外延的原理和工艺改进、Ga_(x)In_(1-x)P太阳电池的结构等对外延层质量和相关器件性能的影响进行了评述,总结了近年来HVPE法制备Ga_(x)In_(1-x)P材料在太阳电池领域的研究进展,HVPE有望代替MOCVD而成为Ga_(x)In_(1-x)P的主流制备工艺。最后,对HVPE法制备Ga_(x)In_(1-x)P太阳电池的研究成果和难点以及未来研究的重点进行了总结,并对国内在该领域的研究工作指明了方向。 展开更多

关键词 Ⅲ-Ⅴ族化合物 Ga_(x)In_(1-x)P 氢化物气相外延(HVPE) 外延层 太阳电池

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高均匀性6英寸GaN厚膜的高速率HVPE生长研究 被引量：1

7

作者 许万里 甘云海 +4 位作者 李悦文 李彬 郑有炓 张荣 修向前 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第1期11-16,共6页

氢化物气相外延(HVPE)是制备GaN单晶衬底的关键技术,由于生长速率较高,如何控制大尺寸GaN高速率高均匀性生长对于获得高质量GaN衬底具有重要意义。本文针对自主设计研制的6英寸(1英寸=2.54 cm)GaN衬底用HVPE设备,通过数值模拟和实际生... 氢化物气相外延(HVPE)是制备GaN单晶衬底的关键技术,由于生长速率较高,如何控制大尺寸GaN高速率高均匀性生长对于获得高质量GaN衬底具有重要意义。本文针对自主设计研制的6英寸(1英寸=2.54 cm)GaN衬底用HVPE设备,通过数值模拟和实际生长实验,研究了工艺参数如源气体与衬底距离D、分隔气体、HCl流量、NH_(3)载气流量等对高速率生长GaN膜厚度均匀性的影响。数值模拟与生长实验结果发现,采用自研HVPE设备生长GaN厚膜具有高生长速率和高厚度均匀性等特点。研究表明,引入分隔气体及适当增大D值可以有效促进GaCl气体向样品边缘扩散,从而显著提升大尺寸外延厚膜的均匀性。采用最终优化工艺条件获得了厚度约11μm的6英寸GaN厚膜,其厚度不均匀性约±1.5%,生长速率大于60μm/h;随着生长时间的增加,生长速率增大,在生长时间为3 h时,6英寸GaN厚膜厚度达到约700μm,生长速率增大至200μm/h以上,且厚度不均匀性仍在±5%以内。 展开更多

关键词 氮化镓 氢化物气相外延 晶体生长 数值模拟 厚度不均匀性

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4英寸高质量GaN单晶衬底制备

8

作者 齐占国 王守志 +11 位作者 李秋波 王忠新 邵慧慧 刘磊 王国栋 孙德福 于汇东 蒋铠泽 张爽 陈秀芳 徐现刚 张雷 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第4期717-720,共4页

本研究结合多孔衬底技术和应力调控策略,成功突破异质外延GaN单晶生长中的位错延伸与应力控制难题,制备出直径4英寸(1英寸=2.54 cm)的高质量GaN单晶。经切割、倒角、研磨及化学机械抛光等加工后,获得厚度500μm的无损伤、超光滑4英寸自... 本研究结合多孔衬底技术和应力调控策略,成功突破异质外延GaN单晶生长中的位错延伸与应力控制难题,制备出直径4英寸(1英寸=2.54 cm)的高质量GaN单晶。经切割、倒角、研磨及化学机械抛光等加工后,获得厚度500μm的无损伤、超光滑4英寸自支撑GaN单晶衬底。该衬底兼具优异的结晶质量与出色的力学稳定性,表面无裂纹,应力分布均匀;阴极荧光光谱(CL)表征位错密度为9.6×10^(5)cm^(-2),高分辨X射线衍射(HRXRD)(002)面摇摆曲线半峰全宽低至57.91″;原子力显微镜(AFM)测得表面粗糙度Ra<0.2 nm,呈现原子级平整表面。制备的衬底开盒即用,能够满足蓝绿激光器及电力电子器件的需求。 展开更多

关键词 GaN单晶衬底 4英寸 氢化物气相外延 晶体生长 晶体加工

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长波红外用准相位匹配材料研究进展 被引量：1

9

作者 王健 程红娟 高彦昭 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第8期1397-1404,1442,共9页

8~12μm长波红外波段激光在红外对抗系统、测距和瞄准系统、痕量气体监测、频谱分析和无线通信等多个领域具有重要的应用价值。随着红外固体激光器的波长不断向长波长扩展,急需长波红外非线性光学材料。但是CdSe、GaSe、ZnGeP2、AgGaSe2... 8~12μm长波红外波段激光在红外对抗系统、测距和瞄准系统、痕量气体监测、频谱分析和无线通信等多个领域具有重要的应用价值。随着红外固体激光器的波长不断向长波长扩展,急需长波红外非线性光学材料。但是CdSe、GaSe、ZnGeP2、AgGaSe2、LiInSe2、CdGeAs2、BaGa4Se7等非线性光学晶体受长波红外透过率、非线性系数、热导率、泵浦源波长的影响,而通过发展OP-GaAs、OP-GaP、OP-ZnSe等性能优异的准相位匹配材料来实现长波激光输出有望克服上述材料的缺点。本文主要对长波红外用准相位匹配材料进行梳理,分别从材料性能、制备技术,以及激光应用等方面综述它们的研究进展并对其应用潜质和技术瓶颈进行分析。 展开更多

关键词 准相位匹配 键合法 取向图案化 氢化物气相外延法 取向图案化砷化镓

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氮气载气流量和系统温度对GaN膜质量的影响

10

作者 刘战辉 张李骊 +3 位作者 李庆芳 修向前 张荣 谢自力 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第11期857-862,868,共7页

系统研究了HCl的载气、NH3的载气、总N2载气流量以及镓源反应温度和外延生长温度对氢化物气相外延技术在c面蓝宝石上生长的GaN膜晶体质量的影响,并利用高分辨X射线衍射技术,喇曼光谱和光致发光谱对生长的外延膜进行表征。结构表征发现,... 系统研究了HCl的载气、NH3的载气、总N2载气流量以及镓源反应温度和外延生长温度对氢化物气相外延技术在c面蓝宝石上生长的GaN膜晶体质量的影响,并利用高分辨X射线衍射技术,喇曼光谱和光致发光谱对生长的外延膜进行表征。结构表征发现,优化的N2载气流量、镓源反应温度和外延生长温度生长得到的GaN膜具有优良的晶体质量和光电特性。测试结果表明,载气流量的改变影响生长系统中的寄生沉积、GaN膜生长表面过饱和度与Ga和N源气体原子团的气体输运;优化的生长温度可以增强GaN膜的横向外延并促进其二维模式生长,进而有利于生长高质量并具有光滑平面的GaN外延膜。 展开更多

关键词 氮化镓 氢化物气相外延(HVPE) 氮气载气 生长温度 镓源反应温度

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HVPE生长室气流分布模拟及GaCl载气流量对GaN单晶生长的影响 被引量：4

11

作者 张雷 邵永亮 +3 位作者 吴拥中 张浩东 郝霄鹏 蒋民华 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期853-857,共5页

采用计算流体力学软件Fluent对HVPE反应室进行了数值模拟,研究了GaCl载气流量对HVPE反应室气流分布的影响,发现GaCl载气流量是影响GaCl和NH3在衬底上均匀分布的重要因素。采用HVPE方法在不同GaCl载气流量下生长GaN单晶,研究了GaCl载气... 采用计算流体力学软件Fluent对HVPE反应室进行了数值模拟,研究了GaCl载气流量对HVPE反应室气流分布的影响,发现GaCl载气流量是影响GaCl和NH3在衬底上均匀分布的重要因素。采用HVPE方法在不同GaCl载气流量下生长GaN单晶,研究了GaCl载气流量对GaN单晶质量的影响,得到了与模拟一致的结果。 展开更多

关键词 模拟 GAN 氢化物气相外延 气流分布

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宽周期掩膜法HVPE侧向外延自支撑GaN的研究

12

作者 陈王义博 徐俞 +1 位作者 曹冰 徐科 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第3期416-420,共5页

GaN膜在传统生长过程中主要通过异质外延获得,这往往会产生晶格失配和热失配,给GaN带来严重的位错和应力。目前降低位错最广泛的方法是使用侧向外延技术。在这项工作中,首先在蓝宝石基GaN衬底上沉积了一层SiO_(2),并用光刻的方法将其制... GaN膜在传统生长过程中主要通过异质外延获得,这往往会产生晶格失配和热失配,给GaN带来严重的位错和应力。目前降低位错最广泛的方法是使用侧向外延技术。在这项工作中,首先在蓝宝石基GaN衬底上沉积了一层SiO_(2),并用光刻的方法将其制备成高掩膜宽度(窗口宽度20μm/掩膜宽度280μm)的宽周期掩膜,再通过氢化物气相外延(HVPE)侧向外延了厚度为325μm的GaN厚膜,通过胶带可以将其进行剥离形成自支撑衬底。同时通过二维的Wulff结构图研究了GaN生长过程中晶面的变化趋势。宽周期掩膜法对于生长可剥离的低位错密度自支撑GaN有着重大意义。 展开更多

关键词 自支撑GaN 侧向外延 氢化物气相外延 宽周期掩膜法 半导体

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Ti掩膜图形层对外延生长GaN薄膜晶体质量的影响

13

作者 张嵩 孙科伟 +1 位作者 王再恩 程红娟 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期545-549,共5页

采用氢化物气相外延（HVPE）方法在2英寸（1英寸=2.54 cm）c面蓝宝石衬底上外延生长了高质量GaN单晶薄膜。在GaN生长过程中引入点状和条状两种金属Ti掩膜图形层,研究了不同Ti掩膜图形层对外延生长GaN薄膜晶体质量的影响。使用微分干涉... 采用氢化物气相外延（HVPE）方法在2英寸（1英寸=2.54 cm）c面蓝宝石衬底上外延生长了高质量GaN单晶薄膜。在GaN生长过程中引入点状和条状两种金属Ti掩膜图形层,研究了不同Ti掩膜图形层对外延生长GaN薄膜晶体质量的影响。使用微分干涉相差显微镜（DICM）、扫描电子显微镜（SEM）、阴极荧光光谱（CL）、喇曼光谱和X射线衍射（XRD）对制备的GaN样品结构和形貌进行了表征分析。实验结果表明,Ti掩膜图形层的引入可以在一定程度上改善GaN薄膜的表面形貌,缓解材料中的应力,降低GaN材料中的位错密度,提高材料的结晶质量。同时发现,相比于点状图形,条状Ti图形掩膜层可以更加有效地改善GaN材料的晶体质量,将位错密度降低到3.2×10 6cm（-2）以下。 展开更多

关键词 氢化物气相外延(HVPE) 蓝宝石衬底 GaN 掩膜图形 晶格失配

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基于模糊控制的HVPE生长设备温度控制系统 被引量：16

14

作者 王超 孙文旭 +3 位作者 马晓静 陈纪旸 栾义忠 马思乐 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期765-770,共6页

氢化物气相外延(hydride vapor phase epitaxy,HVPE)工艺的关键是确保加热炉的温场恒定和高精度控制。由于HVPE生长设备温度控制过程涉及多个加热温区,以及温度测量元件和电阻加热炉温度传导引起的延迟,其温度控制存在超调过大、控制精... 氢化物气相外延(hydride vapor phase epitaxy,HVPE)工艺的关键是确保加热炉的温场恒定和高精度控制。由于HVPE生长设备温度控制过程涉及多个加热温区,以及温度测量元件和电阻加热炉温度传导引起的延迟,其温度控制存在超调过大、控制精度低和调节时间过长等问题。为实现HVPE生长设备反应室内温度的精准调控,将模糊逻辑应用到PID(proportion integration differentiation,比例积分微分)控制中,设计系统各温区的模糊自适应整定PID控制器。依据实际设备与相应技术要求,设计研发了一套基于PLC(programmable logic controller,可编程逻辑控制器)、温度控制电路以及模糊自适应整定PID控制的HVPE生长设备温度控制系统。Simulink仿真结果与实测结果表明,模糊自适应整定PID控制器可以应用于HVPE生长设备的温度控制系统,且控制效果较好。研究表明,所设计的温度控制算法与温度控制系统能够很好地满足GaN材料生长的工艺要求,具有一定的实用价值。 展开更多

关键词 氢化物气相外延 温度控制 PLC 模糊PID MATLAB仿真

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蓝宝石衬底上HVPE-GaN表面形貌研究 被引量：3

15

作者 徐永宽 程红娟 +3 位作者 杨巍 于祥潞 赖占平 严如岳 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第11期988-990,共3页

通过研究蓝宝石衬底上HVPE-GaN的表面形貌,指导HVPE-GaN工艺。工艺是在自制的立式HVPE设备上进行的,通过显微镜观察了各种不同工艺条件下的GaN表面形貌。发现不采用成核层直接生长的GaN表面粗糙为多晶,而采用低温成核层所得到的GaN表面... 通过研究蓝宝石衬底上HVPE-GaN的表面形貌,指导HVPE-GaN工艺。工艺是在自制的立式HVPE设备上进行的,通过显微镜观察了各种不同工艺条件下的GaN表面形貌。发现不采用成核层直接生长的GaN表面粗糙为多晶,而采用低温成核层所得到的GaN表面随着Ⅴ/Ⅲ比由大到小,从包状表面向坑状表面过渡,通过选择合适的Ⅴ/Ⅲ,可以得到表面光滑、无色透明的GaN。其XRD摇摆曲线半高宽为450 arcs,表面粗糙度为0.9 nm。 展开更多

关键词 氮化镓 氢化物气相外延 表面形貌 晶体生长 成核层

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GaN核辐射探测器材料与器件研究进展 被引量：6

16

作者 陆敏 于国浩 张国光 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期750-756,共7页

文章介绍GaN材料作为核探测器的潜在优势和国内外的研究状况,并概要综述GaN材料外延的主要技术、特点及其最新发展。通过模拟计算,总结了使用GaN制备核探测器对材料的基本要求。同时,根据目前的研究现状,提出了在GaN材料生长和器件制作... 文章介绍GaN材料作为核探测器的潜在优势和国内外的研究状况,并概要综述GaN材料外延的主要技术、特点及其最新发展。通过模拟计算,总结了使用GaN制备核探测器对材料的基本要求。同时,根据目前的研究现状,提出了在GaN材料生长和器件制作方面存在的主要技术问题及其解决方向。 展开更多

关键词 GAN 核探测器 金属有机化学气相淀积 氢化物气相外延

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HVPE生长的高质量GaN纳米柱的光学性能 被引量：1

17

作者 陈琳 王琦楠 +2 位作者 陈丁丁 陶志阔 修向前 《半导体技术》 CSCD 北大核心 2017年第7期526-530,共5页

GaN纳米材料因具有优异的晶体质量和突出的光学性能及发射性能,日益受到关注。研究了一种利用氢化物气相外延(HVPE)系统生长高质量的Ga N纳米柱的方法。使用镍作为催化剂,在蓝宝石衬底上生长出了GaN纳米柱。在不同生长时间和不同HCl体... GaN纳米材料因具有优异的晶体质量和突出的光学性能及发射性能,日益受到关注。研究了一种利用氢化物气相外延(HVPE)系统生长高质量的Ga N纳米柱的方法。使用镍作为催化剂,在蓝宝石衬底上生长出了GaN纳米柱。在不同生长时间和不同HCl体积流量下制备了多组样品,使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)谱对样品进行了分析表征。测试结果表明,在较低的HCl体积流量下,生长2 min的样品具有较高的晶体质量和较好的光学性质。讨论了不同生长阶段的GaN纳米结构发光特性的变化规律,认为纳米结构所产生的表面态密度大小差异会造成带边峰位的红移和展宽。 展开更多

关键词 氢化物气相外延(HVPE) 氮化镓 纳米柱 气-液-固(VLS)机制 光致荧光

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大尺寸HVPE反应室生长GaN的数值模拟 被引量：3

18

作者 朱宇霞 陈琳 +3 位作者 顾世浦 修向前 张荣 郑有炓 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期616-621,共6页

利用有限元法对单片6英寸（1英寸=2.54 cm）Ga N衬底用氢化物气相外延（HVPE）生长系统的工艺参数进行了数值模拟和优化。通过建立反应室二维几何模型,依次改变HVPE系统中的Ga Cl,NH3和分隔气（N2）流速等主要参数进行数值模拟,研究分... 利用有限元法对单片6英寸（1英寸=2.54 cm）Ga N衬底用氢化物气相外延（HVPE）生长系统的工艺参数进行了数值模拟和优化。通过建立反应室二维几何模型,依次改变HVPE系统中的Ga Cl,NH3和分隔气（N2）流速等主要参数进行数值模拟,研究分析了反应室内各反应物的浓度分布和衬底上Ga N的生长速率变化,同时考虑了涡旋分布以及Ga Cl出口管壁上寄生沉积等对衬底上Ga N生长的影响,并给出了HVPE系统高速率均匀生长Ga N的优化参数。模拟分析还表明,适当降低HVPE反应室内的压强可以改善衬底上Ga N生长的均匀性。 展开更多

关键词 氢化物气相外延(HVPE) 氮化镓(GaN) 数值模拟 生长速率 相对均匀性

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GaN单晶的HVPE生长与掺杂进展 被引量：1

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作者 齐占国 刘磊 +6 位作者 王守志 王国栋 俞娇仙 王忠新 段秀兰 徐现刚 张雷 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期243-255,共13页

相比于第一代和第二代半导体材料,第三代半导体材料具有更高的击穿场强、电子饱和速率、热导率以及更宽的带隙,更适用于制备高频、大功率、抗辐射、耐腐蚀的电子器件、光电子器件和发光器件。氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表之一... 相比于第一代和第二代半导体材料,第三代半导体材料具有更高的击穿场强、电子饱和速率、热导率以及更宽的带隙,更适用于制备高频、大功率、抗辐射、耐腐蚀的电子器件、光电子器件和发光器件。氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表之一,是制作蓝绿激光、射频微波器件和电力电子器件的理想衬底材料,在激光显示、5G通信、相控阵雷达、航空航天等领域具有广阔的应用前景。氢化物气相外延(Hydride vapor phase epitaxy,HVPE)方法因生长设备简单、生长条件温和和生长速度快而成为制备GaN晶体的主流方法。由于普遍使用石英反应器,HVPE法生长获得的非故意掺杂GaN不可避免地存在施主型杂质Si和O,使其表现出n型半导体特性,但载流子浓度高和电导率低限制了其在高频大功率器件中的应用。掺杂是改善半导体材料电学性能最普遍的方法,通过掺杂不同掺杂剂可以获得不同类型的GaN单晶衬底,提高其电化学特性,从而满足市场应用的不同需求。本文介绍了GaN半导体晶体材料的基本结构和性质,综述了近年来采用HVPE法生长高质量GaN晶体的主要研究进展;对GaN的掺杂特性、掺杂剂类型、生长工艺以及掺杂原子对电学性能的影响进行了详细介绍。最后简述了HVPE法生长掺杂GaN单晶面临的挑战和机遇,并展望了GaN单晶的未来发展前景。 展开更多

关键词 氮化镓 氢化物气相外延 掺杂 晶体生长 综述

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Si(111)衬底上HVPE GaN厚膜生长 被引量：1

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作者 颜怀跃 修向前 +7 位作者 华雪梅 刘战辉 周安 张荣 谢自力 韩平 施毅 郑有炓 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期509-511,515,共4页

在Si(111)衬底上,以MOCVD方法高温外延生长的AlN为缓冲层,使用氢化物气相外延(HVPE)方法外延生长了15μm的c面GaN厚膜。并利用X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)、拉曼光谱(Raman)等技术研究了GaN厚膜的结构和光学性质。分析结果表明,GaN... 在Si(111)衬底上,以MOCVD方法高温外延生长的AlN为缓冲层,使用氢化物气相外延(HVPE)方法外延生长了15μm的c面GaN厚膜。并利用X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)、拉曼光谱(Raman)等技术研究了GaN厚膜的结构和光学性质。分析结果表明,GaN厚膜具有六方纤锌矿结构,外延层中存在的张应力较小,为0.17GPa,在363.7nm处具有很强的GaN带边发光峰,没有黄带出现。AlN缓冲层有效地阻止了Si衬底和反应气体发生非生长的附加反应,并减小了GaN厚膜自身残余应力,有利于Si(111)衬底上HVPE GaN厚膜的生长。 展开更多

关键词 氢化物气相外延 HVPE SI GAN

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