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导模法生长6英寸氧化镓单晶的结晶界面变形度评估与控制研究
1
作者 王君岚 李早阳 +2 位作者 杨垚 祁冲冲 刘立军 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第3期396-406,共11页
氧化镓单晶(β-Ga_(2)O_(3))具有禁带宽度大、击穿场强高等优异性能,在高功率、深紫外等器件领域具有重要应用价值。导模法是生长大尺寸高品质氧化镓单晶的重要方法,然而导模炉内部加热与保温结构的周向对称性及模具与晶体的周向不对称... 氧化镓单晶(β-Ga_(2)O_(3))具有禁带宽度大、击穿场强高等优异性能,在高功率、深紫外等器件领域具有重要应用价值。导模法是生长大尺寸高品质氧化镓单晶的重要方法,然而导模炉内部加热与保温结构的周向对称性及模具与晶体的周向不对称性,容易导致晶体在宽度和厚度方向传热不均匀,从而引起结晶界面严重变形,影响晶体的稳定生长。本文综合考虑了导模炉内部包含氧化镓单晶各向异性热传导和热辐射吸收耦合作用在内的各种传热流动现象,开展了非轴对称结晶界面形状的动网格追踪,建立了导模法生长氧化镓单晶的三维全局传热数值模型,对比研究了2英寸与6英寸(1英寸=2.54 cm)氧化镓单晶生长过程的热量传递及结晶界面变形规律,评估了不同尺寸晶体生长的界面变形度,设计了减小6英寸晶体生长界面变形度的盖板结构。研究结果表明,6英寸氧化镓单晶生长在晶体宽度和厚度方向上表现出更加显著的传热不均匀,使大尺寸晶体生长时结晶界面变形度更大,晶体生长稳定性更差;盖板结构对晶体在宽度和厚度方向上的传热和界面变形度影响显著,厚盖板周向包裹晶体的结构能够为6英寸氧化镓单晶稳定生长创造适宜的条件。本文研究工作对于导模法稳定生长大尺寸高品质氧化镓单晶具有重要指导意义。 展开更多
关键词 导模法 氧化镓单晶 各向异性导热 热辐射吸收 结晶界面变形度 热量传递
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氧化镓单晶的磨削材料去除机理和损伤演化研究
2
作者 杨鑫 康仁科 +2 位作者 任佳伟 李天润 高尚 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期10-19,共10页
为了探究氧化镓单晶在磨削过程中材料去除机理和亚表面损伤演化规律,通过变切深纳米划痕试验模拟单颗磨粒去除材料的过程来探究磨削过程中的材料去除机理,使用粒度分别为SD600、SD1500和SD5000的金刚石砂轮对氧化镓单晶进行磨削试验,分... 为了探究氧化镓单晶在磨削过程中材料去除机理和亚表面损伤演化规律,通过变切深纳米划痕试验模拟单颗磨粒去除材料的过程来探究磨削过程中的材料去除机理,使用粒度分别为SD600、SD1500和SD5000的金刚石砂轮对氧化镓单晶进行磨削试验,分析磨削表面形貌和亚表面的损伤演化规律.使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜作为主要表征手段,采用有限元法分析划痕过程中的应力分布.研究结果表明,氧化镓单晶在材料去除过程中沿不同晶向扩展的交错滑移带可能导致不规则的破碎坑,取向裂纹受到(-3-10)滑移面的严重影响.随着砂轮粒径的减小,磨削表面形貌表现为破碎坑和取向裂纹主导的脆性表面逐渐演化为完全塑性表面. 展开更多
关键词 半导体材料 磨削 氧化镓单晶 纳米划痕 亚表面损伤
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导模法生长高质量氧化镓单晶的研究 被引量：9
3
作者 贾志泰 穆文祥 +2 位作者 尹延如 张健 陶绪堂 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期193-196,共4页
使用导模法生长了宽度25 mm,长度100 mm的氧化镓(β-Ga_2O_3)单晶。晶体外观完整、无色、无开裂,粉末XRD测试证明所获得的晶体为β相,晶体摇摆曲线半峰宽为93.6",峰形对称,说明晶体质量良好。测试了未掺杂晶体的紫外透过光谱,并推... 使用导模法生长了宽度25 mm,长度100 mm的氧化镓(β-Ga_2O_3)单晶。晶体外观完整、无色、无开裂,粉末XRD测试证明所获得的晶体为β相,晶体摇摆曲线半峰宽为93.6",峰形对称,说明晶体质量良好。测试了未掺杂晶体的紫外透过光谱,并推算了晶体的禁带宽度为4.77 eV。此外,还重点讨论了晶体放肩时的工艺参数对晶体质量的影响。 展开更多
关键词 氧化镓单晶 导模法 禁带宽度
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氧化镓单晶在酸碱条件下的腐蚀坑形貌研究 被引量：1
4
作者 高崇 韦金汕 +5 位作者 欧阳政 何敬晖 王增辉 卜予哲 赛青林 赵鹏 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第12期2186-2195,共10页
氧化镓晶体材料由于其优异的性能以及可以用熔体法生长的优势,在功率器件、光电领域有着巨大的潜力。近年来,国内外众多专家也随之开展对氧化镓单晶材料的研究工作,高质量低缺陷的氧化镓单晶材料对后续的外延、器件的制备极其重要。目前... 氧化镓晶体材料由于其优异的性能以及可以用熔体法生长的优势,在功率器件、光电领域有着巨大的潜力。近年来,国内外众多专家也随之开展对氧化镓单晶材料的研究工作,高质量低缺陷的氧化镓单晶材料对后续的外延、器件的制备极其重要。目前,国际上主流的生长方法是导模法,导模法具有生长周期短、尺寸大及生长稳定等优点,然而在晶体缺陷控制方面还有很大的进步空间。本文围绕氧化镓单晶的腐蚀坑形貌,对导模法生长的氧化镓单晶进行加工制样,进行了不同酸碱条件下的腐蚀实验。详细介绍了观察到的不同腐蚀坑形貌,分析了晶体缺陷对腐蚀坑形貌的影响,对今后氧化镓单晶生长机理和晶体缺陷的研究具有重要意义。 展开更多
关键词 氧化镓单晶 导模法 缺陷 腐蚀 腐蚀坑形貌 单晶生长
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高质量氧化镓单晶及肖特基二极管的制备 被引量：6
5
作者 张晋 胡壮壮 +6 位作者 穆文祥 田旭升 冯倩 贾志泰 张进成 陶绪堂 郝跃 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第11期2194-2199,共6页
本文采用导模法生长技术,成功制备了高质量掺Si氧化镓(β-Ga2O3)单晶,掺杂浓度为2×10^18 cm^-3。晶体呈现淡蓝色,通过劳厄衍射、阴极荧光(CL)及拉曼测试对晶体的基本性质进行了表征,结果表明晶体质量良好。紫外透过光谱证明该晶体... 本文采用导模法生长技术,成功制备了高质量掺Si氧化镓(β-Ga2O3)单晶,掺杂浓度为2×10^18 cm^-3。晶体呈现淡蓝色,通过劳厄衍射、阴极荧光(CL)及拉曼测试对晶体的基本性质进行了表征,结果表明晶体质量良好。紫外透过光谱证明该晶体的禁带宽度约为4.71 eV。此外,在剥离衬底上,采用电子束蒸发、光刻和显影技术制备了垂直结构的肖特基二极管,平均击穿场强EAva为2.1 MV/cm,导通电阻3 mΩ·cm^2,展示了优异性能。 展开更多
关键词 氧化镓单晶 导模法 N型掺杂 肖特基二极管
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导电性氧化镓单晶
6
《液晶与显示》 CAS CSCD 2004年第5期333-333,共1页
关键词 蓝色发光二极管 导电性氧化镓单晶 电阻率 MOCVD法
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新型研磨垫对单晶氧化镓研磨的实验研究 被引量：5
7
作者 龚凯 周海 +2 位作者 黄传锦 韦嘉辉 王晨宇 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2019年第5期13-17,共5页
为抑制氧化镓晶片在研磨过程中的解理现象,通过NAKAMURA的方法,重新设计、研制一种黏弹性固着磨料新型研磨垫对氧化镓晶片进行研磨实验研究,对比分析其与传统铸铁研磨盘对单晶氧化镓研磨的材料去除率和表面质量的影响规律,结果表明:在... 为抑制氧化镓晶片在研磨过程中的解理现象,通过NAKAMURA的方法,重新设计、研制一种黏弹性固着磨料新型研磨垫对氧化镓晶片进行研磨实验研究,对比分析其与传统铸铁研磨盘对单晶氧化镓研磨的材料去除率和表面质量的影响规律,结果表明:在同一研磨参数下,采用铸铁盘研磨时,晶片材料去除率较高,为358nm/min,研磨后晶片表面粗糙度Ra由初始的269nm降低到117nm,降幅仅为56.5%;而采用新型研磨垫研磨时,其材料去除率虽较低,为263nm/min,但研磨后晶片表面粗糙度Ra却降低至58nm,降幅达到78.4%,晶片表面质量得到明显提高,为后续氧化镓晶片的抛光奠定了良好的基础,因而新型研磨垫更适合对氧化镓进行研磨。同时,也为氧化镓晶片研磨提供了参考依据。 展开更多
关键词 研磨垫 单晶氧化镓 研磨 材料去除率 表面质量
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β-Ga_(2)O_(3)的变形机理以及单晶衬底的机械加工技术研究进展
8
作者 杨冉 金竹 +3 位作者 马可可 夏宁 张辉 杨德仁 《中国材料进展》 北大核心 2025年第2期199-208,共10页
β-Ga_(2)O_(3)是超宽禁带半导体的代表性材料之一,在电子器件、深紫外光电子器件等方面有广泛的应用前景。β-Ga_(2)O_(3)的力学性能在生长、衬底片加工以及器件制备过程中都有重要的影响。综述了β-Ga_(2)O_(3)低温和高温的变形机理,... β-Ga_(2)O_(3)是超宽禁带半导体的代表性材料之一,在电子器件、深紫外光电子器件等方面有广泛的应用前景。β-Ga_(2)O_(3)的力学性能在生长、衬底片加工以及器件制备过程中都有重要的影响。综述了β-Ga_(2)O_(3)低温和高温的变形机理,包括主导塑性变形的位错的滑移系和解理断裂机制的总结分析,旨在全面认识β-Ga_(2)O_(3)的变形行为和机理,为其制备、加工和应用过程中遇到的变形相关问题给出指导;针对β-Ga_(2)O_(3)衬底片的加工过程,对切割、研磨和抛光过程中涉及到的变形机理和工艺探索进行了详细介绍,讨论了加工过程中主要存在的问题以及解决问题的方向。 展开更多
关键词 氧化镓单晶 力学性能 变形机理 机械加工
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纳米尺度单晶氧化镓摩擦磨损性能试验研究 被引量：1
9
作者 徐亚萌 周海 +2 位作者 张杰群 李永康 沈军州 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期244-252,284,共10页
目的分析单晶氧化镓在纳米尺度下的摩擦磨损性能,为金刚石磨料对氧化镓晶体的精密研磨加工提供理论依据。方法在G200纳米压痕仪上,使用Cube Corner金刚石压头,对单晶氧化镓的(010)和(100)晶面进行了摩擦磨损试验,利用原子力显微镜观测... 目的分析单晶氧化镓在纳米尺度下的摩擦磨损性能,为金刚石磨料对氧化镓晶体的精密研磨加工提供理论依据。方法在G200纳米压痕仪上,使用Cube Corner金刚石压头,对单晶氧化镓的(010)和(100)晶面进行了摩擦磨损试验,利用原子力显微镜观测试验后的形貌并测量尺寸。结果在金刚石以不同速度摩擦单晶氧化镓时,(010)和(100)晶面的划痕宽度与摩擦速度的拟合直线的斜率分别4.05769和7.63462,深度与摩擦速度拟合直线的斜率分别为0.82073和0.79862。以不同载荷摩擦氧化镓时,(010)和(100)晶面的划痕宽度与载荷的拟合直线的斜率分别为47.625和46.750,深度与载荷拟合直线的斜率分别为23.764和31.9546。在多次重复摩擦磨损试验中,摩擦次数从1次增加到10次,划痕的深度从571.22 nm增加到2964.81 nm,划痕宽度从889.34 nm增加到7360 nm。结论在干摩擦状态下,金刚石压头的摩擦速度对氧化镓的摩擦系数、磨损影响不大。在低载荷下,氧化镓的磨损以塑性变形引起的材料去除为主,在载荷增大到一定值时,磨损转变为脆性材料去除的形式,出现裂纹、剥落和碎屑等,磨损增大。氧化镓(100)晶面由于硬度低、易解理,比(010)晶面更容易磨损。 展开更多
关键词 纳米划痕 摩擦磨损 单晶氧化镓 摩擦速度 垂直载荷 摩擦次数
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抛光垫特性对氧化镓CMP影响的实验研究 被引量：7
10
作者 龚凯 周海 +2 位作者 韦嘉辉 宋放 王晨宇 《工具技术》 2018年第6期29-32,共4页
对比分析了不同抛光垫的表面形貌、表面粗糙度、硬度以及涵养量对氧化镓晶片化学机械抛光过程中表面质量和材料去除率的影响规律,结果表明:在同一抛光参数条件下,Suba600无纺布抛光垫的材料去除率最大,为30.8nm/min,但抛光后氧化镓表面... 对比分析了不同抛光垫的表面形貌、表面粗糙度、硬度以及涵养量对氧化镓晶片化学机械抛光过程中表面质量和材料去除率的影响规律,结果表明:在同一抛光参数条件下,Suba600无纺布抛光垫的材料去除率最大,为30.8nm/min,但抛光后氧化镓表面有明显的凹坑;Politex阻尼布、LP57聚氨酯抛光垫抛光后晶片表面形貌都较好,获得了镜面无损伤晶片表面,但LP57聚氨酯抛光垫的材料去除率为22.6nm/min,大于Politex阻尼布抛光垫16.4nm/min的材料去除率;LP57聚氨酯抛光垫更适合对单晶氧化镓晶片进行化学机械抛光。该研究为氧化镓化学机械抛光(CMP)提供了参考依据。 展开更多
关键词 抛光垫特性 单晶氧化镓 化学机械抛光 材料去除率 表面质量
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