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Comparison of GaN/AlGaN/AlN/GaN HEMTs Grown on Sapphire with Fe-Modulation-Doped and Unintentionally Doped GaN Buffer:Material Growth and Device Fabrication 被引量:1
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作者 巩稼民 王权 +4 位作者 闫俊达 刘峰奇 冯春 王晓亮 王占国 《Chinese Physics Letters》 SCIE CAS CSCD 2016年第11期99-103,共5页
AlGaN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs) grown on Fe-modulation-doped (MD) and unintentionally doped (UID) GaN buffer layers are investigated and compared. Highly resistive GaN buffers (10^9Ω·... AlGaN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs) grown on Fe-modulation-doped (MD) and unintentionally doped (UID) GaN buffer layers are investigated and compared. Highly resistive GaN buffers (10^9Ω·cm) are induced by individual mechanisms for the electron traps' formation: the Fe MD buffer (sample A) and the UID buffer with high density of edge-type dislocations (7.24×10^9cm^-2, sample B). The 300K Hall test indicates that the mobility of sample A with Fe doping (2503cm^2V^-1s^-1) is much higher than sample B (1926cm^2V^-1s^-1) due to the decreased scattering effect on the two-dimensional electron gas. HEMT devices are fabricated on the two samples and pulsed I–V measurements are conducted. Device A shows better gate pinch-off characteristics and a higher threshold voltage (-2.63V) compared with device B (-3.71V). Lower gate leakage current |IGS| of device A (3.32×10^-7A) is present compared with that of device B (8.29×10^-7A). When the off-state quiescent points Q_2 (V GQ2=-8V, V DQ2=0V) are on, V th hardly shifts for device A while device B shows +0.21V positive threshold voltage shift, resulting from the existence of electron traps associated with the dislocations in the UID-GaN buffer layer under the gate. Under pulsed I–V and transconductance G m–V GS measurement, the device with the Fe MD-doped buffer shows more potential in improving reliability upon off-state stress. 展开更多
关键词 GAN in HEMT is Comparison of GaN/AlGaN/aln/GaN HEMTs Grown on sapphire with Fe-Modulation-Doped and Unintentionally Doped GaN Buffer:Material Growth and Device Fabrication of Fe with on
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Evolution of microstructure, stress and dislocation of AlN thick film on nanopatterned sapphire substrates by hydride vapor phase epitaxy
2
作者 王闯 高晓冬 +7 位作者 李迪迪 陈晶晶 陈家凡 董晓鸣 王晓丹 黄俊 曾雄辉 徐科 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期399-404,共6页
A crack-free AlN film with 4.5 μm thickness was grown on a 2-inch hole-type nano-patterned sapphire substrates(NPSSs) by hydride vapor phase epitaxy(HVPE). The coalescence, stress evolution, and dislocation annihilat... A crack-free AlN film with 4.5 μm thickness was grown on a 2-inch hole-type nano-patterned sapphire substrates(NPSSs) by hydride vapor phase epitaxy(HVPE). The coalescence, stress evolution, and dislocation annihilation mechanisms in the AlN layer have been investigated. The large voids located on the pattern region were caused by the undesirable parasitic crystallites grown on the sidewalls of the nano-pattern in the early growth stage. The coalescence of the c-plane AlN was hindered by these three-fold crystallites and the special triangle void appeared. The cross-sectional Raman line scan was used to characterize the change of stress with film thickness, which corresponds to the characteristics of different growth stages of AlN. Threading dislocations(TDs) mainly originate from the boundary between misaligned crystallites and the c-plane AlN and the coalescence of two adjacent c-plane AlN crystals, rather than the interface between sapphire and AlN. 展开更多
关键词 hydride vapor phase epitaxy(HVPE) aln threading dislocations nano-patterned sapphire substrate
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HVPE法生长AlN薄膜材料 被引量:2
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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
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脉冲缓冲层对AlN外延层位错密度的影响
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作者 桑立雯 秦志新 +6 位作者 方浩 代涛 杨志坚 沈波 张国义 张小平 俞大鹏 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期154-157,共4页
在蓝宝石衬底上采用交替通Al源和NH3的方法生长的100周期的AlN作为缓冲层,随后外延生长AlN薄膜。X射线衍射结果表明AlN外延层中的位错密度大大降低。通过透射电镜观察位错在样品中的形貌,发现在缓冲层和外延层之间存在明显的界面。界面... 在蓝宝石衬底上采用交替通Al源和NH3的方法生长的100周期的AlN作为缓冲层,随后外延生长AlN薄膜。X射线衍射结果表明AlN外延层中的位错密度大大降低。通过透射电镜观察位错在样品中的形貌,发现在缓冲层和外延层之间存在明显的界面。界面之上的位错通过形成位错环互相湮灭或者直接终断于界面,使得在外延层中大量减少。研究表明,位错环的形成是由于在外延层的生长过程中侧向生长速率增加导致位错在镜像力的作用下互相吸引造成的。而位错在界面处的终断则被认为是由于界面上下应变发生变化引起的。 展开更多
关键词 化合物半导体 位错 透射电镜 蓝宝石 氮化铝
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1 nm i-AlN电子阻挡层对AlGaN-UV-LED性能的影响
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作者 朱友华 王美玉 +1 位作者 黄静 施敏 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第10期743-746,共4页
采用有机金属化学气相沉积法,在1μm氮化铝/蓝宝石衬底上制备了不同结构的AlGaN基多量子阱结构的深紫外发光二极管,其禁带边发光峰位为264 nm。使用透射扫描电镜对器件的结构进行了表征,测试了器件的光学和电学性能。通过分析电致发光... 采用有机金属化学气相沉积法,在1μm氮化铝/蓝宝石衬底上制备了不同结构的AlGaN基多量子阱结构的深紫外发光二极管,其禁带边发光峰位为264 nm。使用透射扫描电镜对器件的结构进行了表征,测试了器件的光学和电学性能。通过分析电致发光谱得出:在器件活性区域和p型AlGaN盖层之间插入1 nm i-AlN电子阻挡层的样品其位于320 nm处的寄生发光峰能被有效抑制,该杂质峰主要是由于电子溢出至p型盖层,与处于Mg相关的受主深能级上的空穴复合所致。此外,验证了该电子阻挡层对发光特性具有一定的改善效果。通过优化UV-LED结构以及合理设定外延层的厚度参数,可以使其出光功率提高一个量级。 展开更多
关键词 氮化铝/蓝宝石衬底 有机金属化学气相沉积法(MOCVD) 深紫外发光二极管 电子阻挡层 光学与电学特性
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溅射气压对蓝宝石基ScAlN薄膜的影响 被引量:1
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作者 张瑶 朱伟欣 +3 位作者 周冬 杨翼晞 唐佳琳 杨成韬 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2015年第4期693-696,共4页
采用直流磁控溅射在(0001)蓝宝石基片上制备Sc掺杂AlN(ScAlN)薄膜,所用靶材是ScAl合金靶(Sc0.06Al0.94)。通过X线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)测量其结晶取向和表面形貌,通过压电响应显微镜(PFM)测量其压电性能。结果表明,溅射气压是... 采用直流磁控溅射在(0001)蓝宝石基片上制备Sc掺杂AlN(ScAlN)薄膜,所用靶材是ScAl合金靶(Sc0.06Al0.94)。通过X线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)测量其结晶取向和表面形貌,通过压电响应显微镜(PFM)测量其压电性能。结果表明,溅射气压是影响薄膜结晶质量和压电性能的重要因素。随着气压从0.3Pa增加到0.7Pa,薄膜的结晶质量和表面形貌会先变好后变差,薄膜的压电常数也有相似的变化规律。最后,当溅射气压为0.5Pa时获得了高度c轴取向的ScAlN薄膜,薄膜的摇摆曲线半高宽(FWHM)为2.6°,表面粗糙度(RMS)为2.650nm,压电常数为8.1pC/N。 展开更多
关键词 aln薄膜 蓝宝石 晶体结构 表面形貌 压电材料
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AlN/蓝宝石模板上生长的Al_(0.6)Ga_(0.4)N薄膜结构与光学性能研究
7
作者 王君君 刘宁炀 +5 位作者 张康 张志清 赵维 范广涵 张娜 陈志涛 《材料研究与应用》 CAS 2014年第3期169-172,共4页
采用MOCVD方法在AlN/蓝宝石模板上生长高铝组分Al0.6Ga0.4N薄膜,并采用高分辨率XRD(HRXRD)及阴极荧光(CL)方法对其进行了表征.结果表明,AlGaN薄膜产生了相分离,其原因为厚膜中的应力弛豫及Al原子低的表面迁移率.
关键词 相分离 aln/蓝宝石模板 AL 0.6Ga0.4N
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Introducing voids around the interlayer of AlN by high temperature annealing 被引量:1
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作者 Jianwei Ben Jiangliu Luo +3 位作者 Zhichen Lin Xiaojuan Sun Xinke Liu Xiaohua Li 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第7期448-453,共6页
Introducing voids into AlN layer at a certain height using a simple method is meaningful but challenging.In this work,the AlN/sapphire template with AlN interlayer structure was designed and grown by metal-organic che... Introducing voids into AlN layer at a certain height using a simple method is meaningful but challenging.In this work,the AlN/sapphire template with AlN interlayer structure was designed and grown by metal-organic chemical vapor deposition.Then,the AlN template was annealed at 1700℃for an hour to introduce the voids.It was found that voids were formed in the AlN layer after high-temperature annealing and they were mainly distributed around the AlN interlayer.Meanwhile,the dislocation density of the AlN template decreased from 5.26×10^(9)cm^(-2)to 5.10×10^(8)cm^(-2).This work provides a possible method to introduce voids into AlN layer at a designated height,which will benefit the design of AlN-based devices. 展开更多
关键词 aln template aln interlayer voids high-temperature annealing
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溅射AlN技术对GaN基LED性能的影响 被引量:5
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作者 张洁 《半导体技术》 CSCD 北大核心 2017年第9期706-710,共5页
研究了在图形蓝宝石衬底(PSS)上利用磁控溅射制备AlN薄膜的相关技术,随后通过采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)在相关AlN薄膜上生了长GaN基LED。通过一系列对比实验,分析了AlN薄膜的制备条件对GaN外延层晶体质量的影响,研究了AlN薄膜溅... 研究了在图形蓝宝石衬底(PSS)上利用磁控溅射制备AlN薄膜的相关技术,随后通过采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)在相关AlN薄膜上生了长GaN基LED。通过一系列对比实验,分析了AlN薄膜的制备条件对GaN外延层晶体质量的影响,研究了AlN薄膜溅射前N2预处理功率和溅射后热处理温度对GaN基LED性能的作用机制。实验结果表明:AlN薄膜厚度的增加,导致GaN缓冲层成核密度逐渐升高和GaN外延膜螺位错密度降低刃位错密度升高;N2处理功率的提升会加剧衬底表面晶格损伤,在GaN外延膜引入更多的螺位错;AlN热处理温度的升高粗化了表面并提高了GaN成核密度,使得GaN外延膜螺位错密度降低刃位错密度升高;而这些GaN外延膜位错密度的变化又进一步影响到LED的光电特性。 展开更多
关键词 GaN基发光二极管(LED) 图形化蓝宝石衬底(pss) 磁控溅射 aln薄膜 位错
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AlN成核层对近紫外LED外延生长的影响 被引量:2
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作者 李婷婷 周玉春 +2 位作者 杨路华 李晓波 王静辉 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第9期684-688,696,共6页
在图形化蓝宝石衬底上制备了InGaN/AlGaN近紫外发光二极管(LED)。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法外延生长了不同厚度的AlN成核层,系统研究了AlN成核层厚度对外延层质量和InGaN/AlGaN近紫外LED(波长395 nm)光电性能的影响。... 在图形化蓝宝石衬底上制备了InGaN/AlGaN近紫外发光二极管(LED)。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法外延生长了不同厚度的AlN成核层,系统研究了AlN成核层厚度对外延层质量和InGaN/AlGaN近紫外LED(波长395 nm)光电性能的影响。使用透射电子显微镜对外延层的截面结构及位错进行表征。结果表明,随着AlN成核层厚度的增加,位错密度不断减小,且量子阱表面V形坑尺寸逐渐减小。LED器件的光学性能和电学性能随着V形坑尺寸的减小而提高,归一化外量子效率最大值由0.55增至1;在电流350 m A时,正向电压从3.54 V降至3.45 V,又升高至3.60 V。当AlN成核层厚度超过临界值后,位错密度不降反升,量子阱表面的V形坑密度增加,导致量子阱的有效发光面积减小,外延层质量下降。InGaN/AlGaN近紫外LED的光电性能与AlN成核层厚度密切相关,最佳AlN成核层厚度为50.22 nm。 展开更多
关键词 aln成核层 近紫外LED 蓝宝石图形衬底(PSS) 腐蚀坑密度 外量子效率
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蓝宝石图形衬底上利用AlN缓冲层生长高质量GaN
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作者 李水清 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第8期609-615,共7页
在图形化衬底上以AlN作为缓冲层生长高质量的GaN薄膜,国内相关的报道较少。通过引入两步缓冲层生长方法,在蓝宝石图形衬底上生长基于AlN缓冲层的高质量GaN薄膜,利用低温AlN层生长时内部的缺陷,选择性进行腐蚀,形成衬底与外延层界面间的... 在图形化衬底上以AlN作为缓冲层生长高质量的GaN薄膜,国内相关的报道较少。通过引入两步缓冲层生长方法,在蓝宝石图形衬底上生长基于AlN缓冲层的高质量GaN薄膜,利用低温AlN层生长时内部的缺陷,选择性进行腐蚀,形成衬底与外延层界面间的侧向倒斜角,提高光萃取效率;同时在其上继续生长高温AlN,为后续GaN薄膜提供高质量模板。从外延角度出发,以表面形貌及其上生长的GaN薄膜的晶体质量为衡量依据,优化了低温AlN缓冲层以及高温AlN缓冲层的生长参数,优化后LED样品在20 mA测试电流下的光输出功率较参考样品提升了4%。 展开更多
关键词 氮化镓 氮化铝 图形化衬底 发光二极管 侧向出光
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AlGaN基深紫外LED光源灭活柯萨奇病毒研究
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作者 吴郁 蓝习瑜 +6 位作者 张梓睿 吴章鑫 刘忠宇 杨玲佳 张山丽 徐可 贲建伟 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1391-1397,共7页
为探究在高温热处理AlN模板上制备的不同发光波长AlGaN基LED器件对病毒的灭活效率,本工作在发光波长257~294 nm范围内制备了7组不同发光波长AlGaN基深紫外LED器件,并探究其对柯萨奇病毒灭活效率。实验结果表明,高温热处理AlN模板可以将... 为探究在高温热处理AlN模板上制备的不同发光波长AlGaN基LED器件对病毒的灭活效率,本工作在发光波长257~294 nm范围内制备了7组不同发光波长AlGaN基深紫外LED器件,并探究其对柯萨奇病毒灭活效率。实验结果表明,高温热处理AlN模板可以将AlN模板位错密度降低至1.33×10^(7)cm^(-2),为制备高效率AlGaN基LED器件奠定了良好基础;基于高温热处理AlN模板制备的AlGaN基LED器件,在灭活距离2 cm、紫外辐照时间30 s实验条件下,发光中心波长在257~278 nm之间的AlGaN基LED器件对柯萨奇病毒灭活率≥99.90%,而发光中心波长为288 nm、294 nm的LED对柯萨奇病毒灭活率仅为99.47%及96.15%。根据以上研究结果,波长在257~278 nm之间的AlGaN基LED器件适合在病毒消杀领域应用;在本工作实验条件下,波长大于288 nm的AlGaN基深紫外LED器件对病毒灭活效果较差。 展开更多
关键词 高温热处理 aln模板 ALGAN LED 病毒灭活
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蓝宝石/氮化铝衬底上SiC外延薄膜的X射线衍射分析 被引量:4
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作者 彭军 朱作云 +3 位作者 贾护军 杨银堂 郑有炓 郭振琪 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期186-189,共4页
介绍了在蓝宝石 /氮化铝复合衬底上外延生长碳化硅薄膜材料的工艺技术 .通过在蓝宝石衬底上预淀积一层薄的氮化铝缓冲层使碳化硅薄膜的成核和黏附性得到很大的改善 .用多种X光衍射方法对生长在蓝宝石 /氮化铝复合衬底上的碳化硅薄膜的... 介绍了在蓝宝石 /氮化铝复合衬底上外延生长碳化硅薄膜材料的工艺技术 .通过在蓝宝石衬底上预淀积一层薄的氮化铝缓冲层使碳化硅薄膜的成核和黏附性得到很大的改善 .用多种X光衍射方法对生长在蓝宝石 /氮化铝复合衬底上的碳化硅薄膜的结构进行了分析 ,结果表明 ,可在这种衬底上成功地生长出 6H SiC单晶薄膜 . 展开更多
关键词 蓝宝石 氮化铝 衬底 X射线衍射 碳化硅 外延薄膜
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基于球差矫正电镜在原子尺度探究氮化铝在蓝宝石衬底上的生长过程 被引量:3
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作者 窦志鹏 陈召龙 +7 位作者 李宁 刘秉尧 张敬民 魏同波 刘志强 罗强 廖蕾 高鹏 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期215-220,共6页
Ⅲ族氮化物在光电器件方面有着广泛的应用。探究Ⅲ族氮化物的外延生长机制对于制备高质量薄膜材料器件具有重要意义。本文利用球差矫正透射电子显微镜,揭示了金属有机化学气相沉积方法(MOCVD)生长的氮化铝(AlN)在蓝宝石(Al2O3)衬底上的... Ⅲ族氮化物在光电器件方面有着广泛的应用。探究Ⅲ族氮化物的外延生长机制对于制备高质量薄膜材料器件具有重要意义。本文利用球差矫正透射电子显微镜,揭示了金属有机化学气相沉积方法(MOCVD)生长的氮化铝(AlN)在蓝宝石(Al2O3)衬底上的界面原子结构,探究了异质外延的生长机制。分析发现,Al2O3衬底在氨气的氛围下退火后,表面率先被氮化,生成一层AlN。在进一步生长AlN的时候,铝(Al)原子优先填补Al2O3表面高位铝的位置,然后按照AlN的晶格结构生长。此外,该方法生长的AlN在界面附近是非金属(N)极性。这些发现加深了我们对氮化物薄膜的外延生长动力学的认识,为更好地控制界面的成核、极性提供了有用的信息。 展开更多
关键词 球差矫正电镜 aln 蓝宝石 界面原子结构 极性
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利用平片蓝宝石衬底制备高功率垂直结构LED 被引量:1
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作者 杜伟华 《半导体技术》 CAS 北大核心 2019年第8期617-622,共6页
在平片蓝宝石衬底上,通过引入AlN缓冲层,优化成核层与粗糙层的生长条件,生长出了表面平整的GaN薄膜,晶体质量得到显著提升。通过引入AlN缓冲层,将X射线衍射(XRD)下样品(002)面的半高宽(FWHM)由232″降低至148″;通过减薄成核层厚度、提... 在平片蓝宝石衬底上,通过引入AlN缓冲层,优化成核层与粗糙层的生长条件,生长出了表面平整的GaN薄膜,晶体质量得到显著提升。通过引入AlN缓冲层,将X射线衍射(XRD)下样品(002)面的半高宽(FWHM)由232″降低至148″;通过减薄成核层厚度、提升粗糙层生长压力,将样品(102)面和(100)面的FWHM分别由243″和283″降低至169″和221″。研究了不同成核层和粗糙层的生长参数对GaN薄膜表面形貌的影响,随着(102)面和(100)面FWHM的降低,表面平整度亦得到改善,粗糙度由约3.8 nm下降到约1.6 nm。利用优化后的底层条件生长了高质量GaN薄膜,在3.5 A/mm^2电流密度下,与参考样品相比,制备出的LED样品的光输出功率由863 mW提升至942 mW,提升了约9%。 展开更多
关键词 GAN 平片蓝宝石衬底 aln 成核层 粗糙层 垂直结构LED
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PVD AlON缓冲层的GaN外延层生长
16
作者 寻飞林 《半导体技术》 CAS 北大核心 2020年第5期379-382,403,共5页
采用物理气相沉积(PVD)技术在4英寸(1英寸=2.54 cm)图形化蓝宝石衬底(PSS)上沉积4种AlN或AlON薄膜样品,使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)在样品上外延生长GaN。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)与高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM... 采用物理气相沉积(PVD)技术在4英寸(1英寸=2.54 cm)图形化蓝宝石衬底(PSS)上沉积4种AlN或AlON薄膜样品,使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)在样品上外延生长GaN。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)与高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)对GaN外延层进行表征分析。实验结果表明:在PSS上溅镀AlN缓冲层时,AlN/蓝宝石界面处的氧浓度决定GaN样品的生长模式。通入氧形成的AlON能够减少GaN晶体在PSS侧壁生长,提高GaN晶体质量。GaN/AlON或(AlN/AlON)/PSS结构的GaN的螺位错密度为4.40×10^7~5.03×10^7 cm^-2,刃位错密度为1.70×10^8~1.71×10^8 cm^-2;而GaN/AlN或(AlON/AlN)/PSS结构的GaN的螺位错密度为2.55×10^8~7.65×10^8 cm^-2,刃位错密度为1.38×10^10~2.89×10^10 cm^-2;GaN/AlN/PSS结构相比GaN/AlON/PSS结构的GaN位错密度高1~2个数量级。 展开更多
关键词 GAN ALON aln 图形化蓝宝石衬底(PSS) 物理气相沉积(PVD)
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