HVPE法制备GaN过程中GaAs衬底的氮化 被引量：2

1

作者 张嵩 杨瑞霞 +1 位作者 徐永宽 李强 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2010年第10期610-613,618,共5页

在自制的立式氢化物气相外延(HVPE)系统炉中,一定温度下通入一定流量的NH3使GaAs(111)衬底氮化一层GaN薄膜,以防止高温外延生长GaN时GaAs分解,进而提高了之后GaN外延生长的晶体质量。实验主要通过XRD检测氮化层的质量,研究了氮化温度和... 在自制的立式氢化物气相外延(HVPE)系统炉中,一定温度下通入一定流量的NH3使GaAs(111)衬底氮化一层GaN薄膜,以防止高温外延生长GaN时GaAs分解,进而提高了之后GaN外延生长的晶体质量。实验主要通过XRD检测氮化层的质量,研究了氮化温度和时间对氮化层的影响。实验发现,氮化温度过高会使GaAs表面分解,氮化层为多晶。氮化时间过短,氮化层致密性低,不能起到保护衬底的作用;时间过长则氮化层质量降低,GaN(002)半高宽(FWHM)较大。分析结果表明,在500℃氮化2min的工艺条件下,获得的氮化层质量相比其他条件较好,致密性高。 展开更多

关键词 gan 氮化层 GaAs 氢化物气相外延(hvpe) XRD

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于蓝宝石衬底生长GaN的立式HVPE控制系统设计 被引量：1

2

作者 余平 孙文旭 +1 位作者 修向前 马思乐 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2022年第5期458-464,共7页

为了实现氢化物气相外延(HVPE)技术在蓝宝石衬底上外延生长氮化镓(GaN)过程的全自动控制,进一步提高系统的精确性和稳定性,设计了一种新型HVPE控制系统。该控制系统选用可编程逻辑控制器(PLC)为控制器,采用组态王开发系统监控软件。利... 为了实现氢化物气相外延(HVPE)技术在蓝宝石衬底上外延生长氮化镓(GaN)过程的全自动控制,进一步提高系统的精确性和稳定性,设计了一种新型HVPE控制系统。该控制系统选用可编程逻辑控制器(PLC)为控制器,采用组态王开发系统监控软件。利用模糊推理机制和仿真分析,设计模糊比例积分微分(PID)控制器,提高反应室温区控制的快速性与稳定性。构建大、小质量流量通路,精准控制HVPE系统压力与质量流量,并进行控制系统性能测试。结果表明,该控制系统能较好地实现对GaN生长过程的自动监控,成功在蓝宝石衬底上生长出高质量6英寸(1英寸=2.54 cm)GaN,与现有的HVPE制备技术及监控手段相比,其自动控制程度更高,系统实时响应更快,更具实际生产应用价值。 展开更多

关键词 蓝宝石衬底 氢化物气相外延(hvpe) 氮化镓(gan) 模糊控制 系统仿真 系统测试

在线阅读 下载PDF 职称材料

Si衬底GaN外延生长的应力调控 被引量：2

3

作者 巩小亮 陈峰武 +4 位作者 罗才旺 鲍苹 魏唯 彭立波 程文进 《电子工业专用设备》 2018年第4期27-31,41,共6页

针对Si衬底GaN外延生长中由于张应力引起的表面裂纹问题,采用AlN/Al GaN多缓冲层结构和低温AlN插入层技术,在标准厚度Si(111)衬底上制备了100 mm(4英寸)无裂纹GaN外延材料。试验结果表明,AlN/Al GaN各层厚度的合理搭配和低温AlN插入层... 针对Si衬底GaN外延生长中由于张应力引起的表面裂纹问题,采用AlN/Al GaN多缓冲层结构和低温AlN插入层技术,在标准厚度Si(111)衬底上制备了100 mm(4英寸)无裂纹GaN外延材料。试验结果表明,AlN/Al GaN各层厚度的合理搭配和低温AlN插入层可以起到良好的应力调控效果,无裂纹GaN层生长厚度达到1.6μm,晶体质量良好,表面粗糙度低于2 nm;HEMT结构外延片电学性能测试结果表明Si衬底GaN的生长质量满足制备器件的要求。 展开更多

关键词 Si衬底gan 外延生长 金属有机物化学气相沉积 应力调控

在线阅读 下载PDF 职称材料

用金属有机气相外延法生长的GaN:Mg及其发光特性

4

作者 李碧琳 《液晶与显示》 CAS CSCD 1991年第2期24-26,共3页

本文第一次公布了 GaN:Mg 的金属有机气相外延生长法和它的发光性质,所用有机 Mg 气源是 Cp_2Mg 或MCp_2Mg。实验发现在 GaN 中的 Mg 浓度正比于 Mg 气源的流动速率。Mg 进入 GaN 中的掺杂效率在衬底温度处于850到1040℃之间时与此温度... 本文第一次公布了 GaN:Mg 的金属有机气相外延生长法和它的发光性质,所用有机 Mg 气源是 Cp_2Mg 或MCp_2Mg。实验发现在 GaN 中的 Mg 浓度正比于 Mg 气源的流动速率。Mg 进入 GaN 中的掺杂效率在衬底温度处于850到1040℃之间时与此温度无关;Mg 在 GaN 中起受主作用,并形成蓝色发光中心。用制备 GaN:Mg/GaN 的办法可制成高效的近紫外光和蓝色发光二极管。 展开更多

关键词 气相外延 gan:Mg 发光二极管 流动速率 生长法 衬底温度 光特性 蓝色发光 发光性质 异质外延

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于自支撑GaN和蓝宝石衬底AlGaN/GaN MISHEMT器件对比

5

作者 李淑萍 孙世闯 张宝顺 《微纳电子技术》 北大核心 2017年第11期734-739,共6页

通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)法,在氢化物气相外延(HVPE)自支撑GaN衬底和蓝宝石(0001)衬底上外延生长AlGaN/AlN/GaN结构的高电子迁移率晶体管(HEMT)材料,采用低压化学气相沉积SiN_x作为栅介质层,形成金属绝缘半导体高电子迁移率晶体... 通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)法,在氢化物气相外延(HVPE)自支撑GaN衬底和蓝宝石(0001)衬底上外延生长AlGaN/AlN/GaN结构的高电子迁移率晶体管(HEMT)材料,采用低压化学气相沉积SiN_x作为栅介质层,形成金属绝缘半导体高电子迁移率晶体管(MISHEMT)结构,对比研究了两种器件的材料性能和电学特性。阴极发光测试表明HVPE的自支撑GaN衬底缺陷密度可降至6×10~5 cm^(-2)量级。自支撑GaN衬底上AlGaN/GaN HEMT结构具有良好的表面形貌,其表面粗糙度R_a仅为0.51 nm,具有较大的源漏电极饱和电流I_(DS)=378 mA/mm和较高跨导G_m=47 mS/mm。动态导通电阻测试进一步表明,自支撑GaN衬底上同质外延生长的GaN缓冲层具有低缺陷密度,使AlGaN/GaN MISHEMT电流崩塌特性得到抑制。 展开更多

关键词 氢化物气相外延(hvpe)gan衬底 金属有机化学气相沉积(MOcVD) Algan/ gan金属绝缘半导体高电子迁移率晶体管(MIsHEMT) 同质外延 电流崩塌

在线阅读 下载PDF 职称材料

ZnO缓冲层的厚度对HVPE-GaN外延层的影响 被引量：2

6

作者 王晓翠 杨瑞霞 +2 位作者 王如 张嵩 任光远 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2014年第1期66-70,共5页

为了得到高质量的GaN材料,首先在c面蓝宝石(Al2O3)衬底上射频磁控溅射不同厚度的ZnO缓冲层,然后采用氢化物气相外延(HVPE)法在ZnO缓冲层上生长约5.2μm厚的GaN外延层,研究ZnO缓冲层的厚度对GaN外延层质量的影响。用微分干涉显微镜(DIC)... 为了得到高质量的GaN材料,首先在c面蓝宝石(Al2O3)衬底上射频磁控溅射不同厚度的ZnO缓冲层,然后采用氢化物气相外延(HVPE)法在ZnO缓冲层上生长约5.2μm厚的GaN外延层,研究ZnO缓冲层的厚度对GaN外延层质量的影响。用微分干涉显微镜(DIC)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)技术研究分析了GaN外延层的表面形貌、结晶质量和光学特性。结果表明,ZnO缓冲层的厚度对GaN外延层的特性有着重要的影响,200 nm厚的ZnO缓冲层最有利于高质量GaN外延层的生长。 展开更多

关键词 氢化物气相外延(hvpe) 氮化镓(gan) ZnO缓冲层 蓝宝石 磁控溅射

在线阅读 下载PDF 职称材料

GaN气相外延生长的热、动力学和机理(Ⅱ)

7

作者 孟广耀 《发光学报》 EI CAS 1979年第Z1期102-106,共5页

实验研究了GaN淀积过程的动力学,确定了获得大面积外延单晶的较好条件范围,讨论了(1102)取向衬底上GaN的生长机理。确认整个淀积过程受质量输运控制,但生长面附近并未建立起稳定的层流附面层,而是某种程度的湍流状态;表面过程是淀积反... 实验研究了GaN淀积过程的动力学,确定了获得大面积外延单晶的较好条件范围,讨论了(1102)取向衬底上GaN的生长机理。确认整个淀积过程受质量输运控制,但生长面附近并未建立起稳定的层流附面层,而是某种程度的湍流状态;表面过程是淀积反应为主导、腐蚀反应可忽略的动力学过程。基于上述,提出了一个表面反应的简单模型,解释了现有实验事实。 展开更多

关键词 生长机理 衬底 生长速率 HCI 基片 gan 气相外延生长

在线阅读 下载PDF 职称材料

大尺寸HVPE反应室生长GaN的数值模拟 被引量：3

8

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

NH3流量调控Ⅴ/Ⅲ比对HVPE生长GaN薄膜的影响

9

作者 潘大力 杨瑞霞 +1 位作者 张嵩 董增印 《半导体技术》 CAS 北大核心 2021年第2期152-157,共6页

氢化物气相外延(HVPE)法具有生长成本低、生长条件温和、生长速率快等优点,被认为是生长高质量GaN单晶衬底的最有潜力的方法。为了优化HVPE生长GaN的条件,通过改变NH3流量调控Ⅴ/Ⅲ比(NH3流量与HCl流量之比)。通过建立简单的生长模型,... 氢化物气相外延(HVPE)法具有生长成本低、生长条件温和、生长速率快等优点,被认为是生长高质量GaN单晶衬底的最有潜力的方法。为了优化HVPE生长GaN的条件,通过改变NH3流量调控Ⅴ/Ⅲ比(NH3流量与HCl流量之比)。通过建立简单的生长模型,对不同Ⅴ/Ⅲ比下GaN薄膜形态变化的机理进行了分析,研究了HVPE生长过程中氮源(Ⅴ族)和镓源(Ⅲ族)不同流量比对结晶质量和表面形貌的影响。实验结果表明,低Ⅴ/Ⅲ比会导致成核密度低,岛状晶胞难以合并;高Ⅴ/Ⅲ比会降低表面Ga原子的迁移率,导致表面高度差异大,结晶质量差。与Ⅴ/Ⅲ比为15.000和28.125相比,Ⅴ/Ⅲ比为21.250时更适合GaN薄膜生长,得到的晶体质量最高。 展开更多

关键词 gan 氢化物气相外延(hvpe) Ⅴ/Ⅲ比 NH3流量 形态变化模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

Ti掩膜图形层对外延生长GaN薄膜晶体质量的影响

10

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

HVPE GaN生长中TiN网栅的制备和作用

11

作者 张嵩 齐成军 +1 位作者 王再恩 孙科伟 《微纳电子技术》 北大核心 2018年第10期768-774,共7页

利用退火工艺在MOCVI）_GaN基片表面制作TiN网栅，同时基片可形成疏松的多孔GaN结构。退火过程中温度越高、氢气分压越大，所形成的孔隙越大越深。高温下GaN分解的Ga因与H结合成为气相而使多孔结构沟槽内无残余Ga滴，可作为之后GaN外延... 利用退火工艺在MOCVI）_GaN基片表面制作TiN网栅，同时基片可形成疏松的多孔GaN结构。退火过程中温度越高、氢气分压越大，所形成的孔隙越大越深。高温下GaN分解的Ga因与H结合成为气相而使多孔结构沟槽内无残余Ga滴，可作为之后GaN外延的成核位置，未被刻蚀部分表面被TiN薄膜覆盖。采用HVPE方法在具有多孔结构的GaN基片上进行30min生长后，原有孔洞会被部分长合，而由于上层GaN的N面高温热解，形成新孔洞层，从而在降温过程起到释放热应力的作用，改善了GaN的结晶质量，位错密度可以降低至5×106cml以下。 展开更多

关键词 MoCVD—gan TiN网栅 多孔gan 退火 氢化物气相外延(hvpe) 热应力

在线阅读 下载PDF 职称材料

HVPE法生长AlN薄膜材料 被引量：2

12

作者 徐永宽 李强 +6 位作者 程红娟 殷海丰 于祥潞 杨丹丹 刘金鑫 岳洋 张峰 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2010年第2期89-92,共4页

利用自制立式HVPE设备,在蓝宝石衬底上进行了不同载气情况下AlN的生长试验,生长温度1 000℃。在采用H2作载气情况下,由于预反应严重,没能生长出AlN薄膜,只得到一些白色AlN粉末;而在分别采用Ar和N2作载气的情况下,则成功生长出AlN薄膜,... 利用自制立式HVPE设备,在蓝宝石衬底上进行了不同载气情况下AlN的生长试验,生长温度1 000℃。在采用H2作载气情况下,由于预反应严重,没能生长出AlN薄膜,只得到一些白色AlN粉末;而在分别采用Ar和N2作载气的情况下,则成功生长出AlN薄膜,但由于生长温度低,AlN生长均为岛状生长模式。在生长速率较快时,AlN薄膜是以〈0001〉AlN为主的AlN多晶;而在较低生长速率下,得到的AlN薄膜由为〈0001〉取向的AlN岛组成。试验还发现:用Ar作载气更有利于AlN晶核的横向生长,用N2作载气则有相对高得多的AlN成核密度。 展开更多

关键词 氢化物气相外延生长 氮化铝 载气 蓝宝石衬底 X射线衍射

在线阅读 下载PDF 职称材料