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在氢化物气相外延(HVPE)生长GaN厚膜中,反应腔壁面总会产生大量的寄生沉积,严重影响薄膜生长速率及质量。本文针对自制的大尺寸垂直式HVPE反应器,通过数值模拟与实验对比,研究了反应腔壁面沉积以及GaN生长速率的分布规律,特别是寄生沉积分布与载气流量的关系。研究发现:在基准条件下,顶壁寄生沉积速率由中心向边缘逐渐降低,与实验结果吻合;侧壁沉积出现8个高寄生沉积区域,对应喷头边缘处排布的GaCl管,说明沉积主要取决于GaCl的浓度输运;模拟得出的石墨托表面生长速率低于实验速率,但趋势一致。保持其他条件不变,增大NH_3管载气N_2流量,顶壁和侧壁的寄生沉积速率及分布区域均随之增大,石墨托表面生长速率随之减小而均匀性却随之提高;增大GaCl管载气N_2流量,顶壁和侧壁的寄生沉积速率及分布区域均随之减小,石墨托表面生长速率随之增大而均匀性却随之降低。研究结果为大尺寸HVPE反应器生长GaN的工艺优化提供了理论依据。 相似文献
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利用量子化学计算方法,对MOVPE生长GaN薄膜的表面反应进行研究。特别针对反应前体GaCH_3(简称MMG)在理想、H覆盖和NH_2覆盖GaN(0001)面的吸附和扩散进行计算分析。通过建立3×3超晶胞模型,优化计算了MMG在三种不同覆盖表面的稳定吸附位、吸附能和电子布居,搜寻了MMG在稳定吸附位之间的扩散能垒。计算结果表明:对于三种表面,MMG的稳定吸附位均为T4位和H3位,H3位比T4位略微稳定。MMG在NH_2覆盖表面吸附能最大,在H覆盖表面吸附能最小,在理想表面吸附能居中。MMG中的Ga与不同的表面原子形成的化学键的键强的大小顺序为:Ga-NGa-GaGa-H。相比于理想表面和H覆盖表面,MMG在NH_2覆盖表面的扩散能垒最大,因此表面过量的NH_2会抑制MMG的扩散。 相似文献
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利用量子化学的密度泛函理论,计算GaN的MOVPE生长中主要的表面反应前体NH3、GaCH3(简写为MMG)在GaN(0001)面台阶处的吸附特性,并与理想平台表面对比.结果表明,在台阶吸附时,NH3有分子吸附和分解吸附两种结构,MMG只有两种分子吸附结构.NH3分子吸附时,吸附能在台阶处大于在平台表面;NH3分解吸附时,吸附能在平台表面大于在台阶处.说明NH3在台阶处容易发生分子吸附,而在平台表面容易发生分解吸附.MMG在台阶处的吸附能均大于在平台表面,说明它们在台阶处吸附比理想表面更容易. 相似文献
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