金属有机化合物气相外延生长GaN薄膜的电子微结构研究

研究了金属有机化合物气相外延(MOVPE)方法在(0001)氧化铝基底上生长的GaN薄膜的微结构,目的在于解释GaN缓冲层在二步法生长过程中的作用及其对外延层晶体质量的影响.在缓冲层中观察到了高密度的结构缺陷,并发现了两种晶体结构(立方和六角)的GaN.进而对两种结构GaN的成因进行讨论,并对缓冲层和外延层中结构缺陷的关系进行了研究.     

分子束外延生长GaN薄膜的新方法

GaN是一种宽禁带半导体材料,非常适合于制作从蓝光到近紫外波段的光电器件,它也是Ⅱ-V族含氮化合物中研究得最充分的材料,近年来在国际上受到很大重视.在材料制备方面初步解决了p型掺杂的困难,从而制成了高功率的发光二极管. 目前生长GaN比较成功的方法是使用有机气体氮源的金属有机物化学汽相淀积.但它所生成的是纤锌矿(六角)结构,而且是生长在蓝宝石衬底上.生长温度也高达1000℃.要使得GaN材料有可能实用,需要采用低温生长的分子束外延(MBE)技术,并在GaAs,Si等半导体衬底上生长出闪锌矿(立方)结构的GaN薄膜.这样才有可能最终解决p型…     

氮化蓝宝石衬底上GaN薄膜的微结构与光学性质

用透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD)和光荧光谱(PL)等测量手段研究了GaN薄膜的微结构和光学性质。样品是用光辐射加热MOCVD在蓝宝石衬底上制备的。随着衬底氮化时间的增加,扩展缺陷的密度显著增加。在位错密度增加一个数量级时,XRD摇摆曲线半宽度(FWHM)由11″增加到15″,PL谱的黄光发射从几乎可忽略增加到带边发射强度的100倍。结合生长条件,我们对黄光与微结构的关系作了讨论。     

分子束外延生长GaN薄膜中的一种早期位错结构

利用高分辨电子显微术，对在GaP基体上由分子束外延生长六角GaN晶体薄膜中的晶体缺陷结构进行了研究．实验中发现了GaN薄膜外延生长过程中产生的一种典型早期刃型位错结构．此晶体缺陷位于一大块GaN晶粒内部，其外观类似于一段（1120）晶界．它由一条（1120）高能孤立晶界段及其两端的两个1/6［1120］不完全刃型位错组成．从大晶格失配材料之间分子束外延生长的机理上对这种缺陷结构的形成进行了解释． 关键词：     

物理汽相沉积薄膜的微结构和内应力

文章综述的内容为：（１）物理汽相沉积（ＰＶＤ）薄膜的微结构；（２）ＰＶＣＤ薄膜的内应力；（３）膜的微结构和内应力的关系，着重介绍制备参数对结构、内应力和再会得之间的主要联系的影响，提出了确立两者的联系还需进一步研究的问题和优化微结构和内应力的一个途径－－梯度膜。     

高质量GaN外延薄膜的生长

综述了高质量ＧａＮ外延薄膜的生长研究工作的最新重要进展．主要采用的新工艺为：在较低温度下生长ＧａＮ缓冲层后再高温生长ＧａＮ外延薄膜,双气流金属有机化合物气相沉积（ＭＯＣＶＤ）,以及用开有窗口的ＳｉＯ２膜截断穿过位错后横向覆盖外延生长（ｅｐｉｔａｘｉａｌｙｌａｔｅｒａｌｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）．Ｘ射线衍射和高分辨电镜研究证实,上述工艺使ＧａＮ外延薄膜质量得到显著提高．利用这种薄膜研制成的蓝色激光管即将投放市场．     

GaAs(001)衬底上分子束外延生长立方和六方GaN薄膜

采用分子束外延方法在GaAs(001)衬底上生长出了03微米厚的GaN薄膜,X射线双晶衍射和室温光荧光测试结果表明,采用GaAs氮化表面作为成核层可获得高纯度立方GaN薄膜而采用AlAs氮化表面作为成核层可获得高纯度六方GaN薄膜.这一研究结果表明在GaAs衬底上生长GaN薄膜的相结构可以通过选择不同的成核层来控制. 关键词：     

用MOVPE方法外延生长Si掺杂的立方相GaN

用MOVPE方法采取一种两步生长过程生长了未掺杂和Si掺杂的GaN.在生长了一个20nm厚的缓冲层后,外延生长了1μm厚的立方GaN外延层.利用二次离子质谱测定了掺杂的程度.并用X射线衍射和光致发光测量来表征了未掺杂和Si掺杂GaN的结构和光学质量.     

N极性GaN薄膜的MOCVD外延生长

采用MOCVD技术在c面蓝宝石衬底上外延制备了N极性GaN薄膜。通过KOH腐蚀的方法判定了GaN外延薄膜的极性。通过X射线双晶衍射(XRD)摇摆曲线和光致荧光(PL)谱测试研究了成核层生长时间对N极性GaN薄膜晶体质量和发光性能的影响。研究结果表明,成核层生长时间为300s时,N极性GaN薄膜样品的位错密度最低,发光性能最好。采用拉曼(Raman)光谱对样品的应变状态进行了分析。     

GaN基发光二极管外延中p型AlGaN电子阻挡层的优化生长

本文利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法系统地研究了p-AlGaN层掺杂机理及优化设计生长. 明确了生长温度、压力及TMAl的流量对AlGaN层Al组分的影响关系,并给出了各自不同的机理与作用. 研究发现,Al组分介于10%—30%之间能够很好地将电子限定在量子阱区域并保持高的材料晶体质量. 发展了一种新的生长技术来克服p-AlGaN层掺入效率低下和空穴注入不足的问题. 优化条件下生长的p型AlGaN电子阻挡层很大地提升了InGaN/GaN基LED的输出光功率. 关键词： 氮化镓基 LED Al组分 电子阻挡层     

高阻GaN的MOCVD外延生长

利用金属有机化合物气相沉积(MOCVD)在蓝宝石衬底上生长了高阻GaN薄膜。对GaN成核层生长的反应室压力、生长时间和载气类型对GaN缓冲层电学特性的影响进行了分析。实验结果表明,延长GaN成核层的生长时间,降低成核层生长时的反应室压力,载气由H₂换为N₂都会得到高阻的GaN缓冲层。样品的方块电阻R_s最高为2.49×10¹¹ Ω/□。以高阻GaN样品为衬底制备了AlGaN/AlN/GaN结构HEMT器件,迁移率最高达1 230 cm²/(V·s)。     

物理汽相淀积薄膜的微结构和内应力

文章综述的内容为：（１）物理汽相淀积（ＰＶＤ）薄膜的微结构；（２）ＰＶＤ薄膜的内应力；（３）膜的微结构和内应力的关系．着重介绍制备参数对微结构、内应力和两者之间的主要联系的影响．提出了确立两者的联系还需进一步研究的问题和优化微结构和内应力的一个途径———梯度膜     

氮化硅薄膜的微结构

利用TEM,STM和PDS显微光度计研究了ECR-PECVD技术制备的Si₃N₄薄膜的微结构.结果表明：在较低沉积温度下，ECR-PECVD制备的Si₃N₄薄膜是一种纳米α-Si₃N₄薄膜，其晶粒粒度在14—29nm间，而且这种薄膜具有较好的表面平整度.初步分析了ECR-PECVD制备的Si₃N₄在较低沉积温度下形成晶态薄膜的机理. 关键词：     

MOVPE生长GaN的表面反应机理

利用量子化学的DFT理论,对MOVPE生长GaN薄膜的表面初始反应机理进行研究。通过计算GaCH₃和NH₃在GaN(0001)-Ga面的4种吸附位的能量曲线发现,GaCH₃在各吸附位的吸附能差值不大,因此容易在表面迁移;而NH₃在各吸附位的吸附能差值较大,最稳定吸附位为Top位,迁移到其他位置需要克服较大能垒。在此基础上,提出了以NH₃和GaCH₃为表面生长基元,在GaN(0001)-Ga面连续生长,最终形成环状核心的二维生长机理:在环状核心形成过程中,第1个GaN核生长需要3个NH₃和1个GaCH₃,可表示为Ga(NH₂)₃。第2个GaN核生长可利用已有的1个N作为配位原子,故只需2个NH₃和1个GaCH₃。2个GaN核可表示为(NH₂)₂Ga-NH-Ga(NH₂)₂。第3个GaN核生长可利用已有的2个N作为配位原子,故只需要1个NH₃和1个GaCH₃。3个GaN核构成环状核心,可表示为Ga₃(NH)₃(NH₂)₃。后续的生长将重复第2个核和第3个核的生长过程,从而实现GaN薄膜的连续台阶生长。

     

一种外延生长高质量GaN薄膜的新方法

采用化学方法腐蚀c-面蓝宝石衬底，以形成一定的图案；利用LP-MOCVD在经过表面处理的蓝宝石衬底上以及常规c-面蓝宝石衬底上外延生长GaN薄膜.采用高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)、三维视频光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)进行分析，结果表明，在经过表面处理形成一定图案的蓝宝石衬底上外延生长的GaN薄膜明显优于在常规蓝宝石衬底上外延生长的GaN薄膜，其(0002)面上的XRD FWHM为208.80弧秒，(1012)面上的为320.76弧秒.同时，此方法也克服了传统 关键词： 表面处理 MOCVD 横向外延生长 GaN薄膜     

用MOCVD技术在Al2O3衬底上外延GaN的光致发光研究

本文通过变温和变激发强度的光致发光研究了用ＭＯＣＶＤ在Ａｌ２Ｏ３上生长ＧａＮ单晶薄膜的带边发射，通过分峰拟合得到Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ四个谱峰，其中半峰宽分别为１３．８ｍｅＶ，１０．８ｍｅＶ，１５．６ｍｅＶ，和５０ｍｅＶ。Ａ对应自由激子谱，Ｂ，Ｃ为两种束缚激子的跃迁，Ｄ与氧杂质谱有关。     

氢化物气相外延生长高质量GaN膜生长参数优化研究

系统研究了低温成核层生长时间、高温生长时的V/Ⅲ 比以及生长温度对氢化物气相外延生长GaN膜晶体质量的影响. 研究发现合适的低温成核层为后续高温生长提供成核中心, 并能有效降低外延膜与衬底间的界面自由能, 促进成核岛的横向生长; 优化的V/Ⅲ比和最佳生长温度有利于降低晶体缺陷密度, 促进横向生长, 增强外延膜的二维生长. 利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、高分辨X射线衍射、 低温光致发光谱和室温拉曼光谱对优化条件下生长的GaN外延膜进行了结构和光电特性表征. 测试结果表明, 膜表面平整光滑, 呈现二维生长模式表面形貌; (002)和(102)面摇摆曲线半高宽分别为317和343 arcsec; 低温光致发光谱中近带边发射峰为3.478 eV附近的中性施主束缚激子发射峰, 存在11 meV的蓝移, 半高宽为10 meV, 并且黄带发光强度很弱;常温拉曼光谱中E₂ (high) 峰发生1.1 cm^-1蓝移.结果表明, 优化条件下生长的GaN外延膜具有良好的晶体质量和光电特性, 但GaN 膜中存在压应力. 关键词： 氮化镓 氢化物气相外延 低温成核层     

YBCO大面积超导薄膜沉积工艺与微结构研究

采用中空柱状阴极直流磁控溅射方法制备了大面积ＹＢＣＯ超导薄膜。应用ＸＲＤ方法,对在３０×３０ｍｍ＾２ＬａＡｌＯ３衬底上沉积的ＹＢＣＯ薄膜进行了结晶完整性、均匀性的测定。对同一样品,使用透射电子显微镜对薄膜和衬底间的界面进行了研究。