The effects of sapphire nitridation on GaN growth by metalorganic chemical vapour deposition

In situ optical reflectivity measurements are employed to monitor the GaN epilayer growth process above a low-temperature GaN buffer layer on a c-plane sapphire substrate by metalorganic chemical vapour deposition. It is found that the lateral growth of the GaN islands and their coalescence are promoted in the initial growth stage if optimized nitridation time and temperature are selected when the substrate is pre-exposed to ammonia. As confirmed by atomic force microscopy observations, the quality of the GaN epilayers is closely dependent on the surface morphology of the nitridated buffer layer, especially grain size and nucleation density.     

泡生法不同轴向蓝宝石的生长和光谱特性研究

应用自行研发的泡生法蓝宝石设备生长了a向及c向蓝宝石晶体,测量了它们的吸收光谱、摇摆曲线,采用KOH腐蚀并观察了两种不同生长方向的晶体缺陷,对两种不同生长方向晶体缺陷的差异进行了分析.结果表明采用a向籽晶生长的蓝宝石晶体透过率略优于c向籽晶生长的晶体,a向生长晶体晶格完整性高于c向生长晶体,c向生长的蓝宝石晶体位错密度明显高于a向生长的蓝宝石晶体.     

泡生法蓝宝石晶体炉不同保温屏材料的性能比较分析

泡生法蓝宝石晶体炉内保温屏是炉内温场的重要部件,并对晶体生长有重要影响.本文对不同的保温屏材料的影响进行了计算分析.通过分析加热功率、晶体温度分布、固液界面形状,比较钨钼、石墨、氧化锆三种材料的保温屏的保温性能和对晶体生长的影响,结果表明:氧化锆保温性能优于钨钼保温屏,而石墨保温性能最差.选用钨钼保温屏和氧化锆保温屏晶体温度分布较为接近,且高于选用石墨保温屏时的温度分布.石墨保温屏对应的固液界面形状最大,钨钼屏其次,而氧化锆材料时形状最平缓.     

双坩埚三维温度梯度法蓝宝石晶体生长炉设计

在已有的三维温度梯度法(3DGF)蓝宝石晶体生长炉基础上,设计了一种双坩埚蓝宝石晶体生长炉.设计的三维温度梯度法蓝宝石晶体生长炉主要针对蓝宝石手机面板市场,将坩埚设计成长方体型,增加了材料利用率,并简化了晶体切割工艺.采用双坩埚技术,可进一步提高晶体的生产效率,节约能耗,降低成本.本设计的双坩埚3DGF蓝宝石晶体生长炉可单炉获得2个300 mm×100 mm× 100 mm的蓝宝石晶体.     

蓝宝石晶体的热学性能研究

对热交换法生长的蓝宝石晶体的热学性质做了系统的研究.在298 ～1773 K的温度范围内,用热膨胀仪测量晶体的主热膨胀系数分别为α11=5.312×10-6 ～8.379×10-6 K-1,α33=6.008×10-6～9.317×10-6K.,r向热膨胀系数αr=5.402×10-6K-1～8.821×10-6K-1.在298 ～1273 K的温度范围内,测得晶体的比热为0.7798～1.2242 J/(g·K).采用激光脉冲法测量了在298～1273 K温度范围内晶体的热扩散系数,并通过计算得出主热导率分别为k11 =31.429～5.556 W/(m·K)和k33 =33.611 ～7.651 W/(m·K),r向热导率kr=36.521 ～9.153 W/(m· K).     

AlGaN-Based Solar-Blind Schottky Photodetectors Fabricated on AlN/Sapphire Template

We report AlGaN-based back-illuminated solar-blind Schottky-type ultraviolet photodetectors with the cutoff- wavelength from 280nm to 292nm without bias. The devices show low dark current of 2.1× 10^-6A/cm^2 at the reverse bias of 5 V. The specific detectivity D＊ is estimated to be 3.3 × 10^12cmHz^1/2 W^-1 . To guarantee the performance of the photodetectors, the optimization of AlGaN growth and annealing condition for Schottky contacts were performed. The results show that high-temperature annealing method for Ni/Pt Schottky contacts is effective for the reduction of leakage current.     

蓝宝石晶体生长过程中粘锅现象的实验研究

采用泡生法生长蓝宝石晶体的过程中,经常遇到粘锅问题.通过不同炉次的实验研究,分别分析了放肩阶段、等径生长阶段、收尾阶段等生长过程中产生粘锅的原因.指出温场的对称性是消除粘锅现象的最重要方式之一.同时,在放肩结束段及收尾阶段,为避免粘锅,可采用适当增大拉速及增加功率的措施.     

泡生法蓝宝石单晶炉热屏对热场的影响分析

对泡生法生长蓝宝石单晶进行了数值模拟,计算分析了晶体温度场分布规律.通过改变顶部保温屏的层数、侧壁保温屏的层数、反射屏的开口半径大小,分析热场的影响,得到了各参数与温度分布及温度梯度的变化关系.模拟发现,适当减少顶部保温屏层数,增大反射屏开口,可以增加晶体径向温度梯度;适当增加顶部保温屏层数,增大反射屏开口,可减小晶体轴向温度梯度.而侧壁屏层数几乎无影响.最后将分析结果与实验相结合,进行实验验证,成功获得了质量较好的蓝宝石单晶.     

μ-PD法蓝宝石纤维晶体生长中传热传质的数值模拟

在μ-PD法纤维蓝宝石单晶生长中,利用Comsol软件数值分析了陶瓷管开裂现象、熔体对流和磁场分布.结果表明,试验中陶瓷管保温层总是在距底部0.03 m处断裂,数值模拟发现该处为温度和Von Mises应力最高点位置,验证了数值模拟的准确性;适当增大陶瓷管保温层厚度有利于降低陶瓷管温度,从而降低其开裂概率;熔体对流中Marangoni对流占主导,浮力对流可忽略;磁场分布能够满足μ-PD法蓝宝石晶体生长需求,“趋肤效应”使最高温度位于铱坩埚最上端.     

GaN微米片的制备及性能研究

通过采用化学气相沉积法(CVD),以金属Ga和NH3为原料,在Si (100)衬底和蓝宝石衬底上采用催化剂Ni合成了GaN微米片.利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X-ray能谱仪(EDS)、光致发光谱(PL)和霍尔效应测试仪(HMS-3000)对样品进行表征.结果表明,生成的微米片为六方纤锌矿结构的GaN;样品在360 nm处有一近带边紫外发射峰,在676 nm处有一个因缺陷引起的弱的红光发射峰;不同衬底上产物GaN的电学性能有所不同.最后,对本实验所得的GaN微米片的形成机理进行了分析.