在复合衬底γ-Al2O3/Si(001)上生长GaN

采用分子束外延(MBE)生长方法,使用γ-Al2O3材料作为新型过渡层,在Si(∞1)衬底上获得了没有裂纹的GaN外延层,实验结果表明使用γ-Al2O3过渡层有效地缓解了外延层中的应力.通过生长并测试分析几种不同结构的外延材料,研究了复合衬底γ-Al2O3/Si(001)生长GaN情况,得到了六方相GaN单晶材料,实现了GaN c面生长.预铺薄层Al及高温AlN层可以提高GaN晶体质量,低温AlN缓冲层可以改善GaN表面的粗糙度.为解决Si(001)衬底上GaN的生长问题提供了有益的探索.     

利用水平热壁CVD法生长的3C-SiC/Si的均匀性

利用新改进的水平低压热壁CVD设备,改变生长时的压力和H2流速,在50mm的Si(100)和(111)衬底上获得了3C-SiC外延膜,并对外延膜的结构均匀性、电学均匀性和厚度均匀性进行了分析.X射线衍射图中出现了强的3C-SiC的特征峰,其中3C-SiC的(200)和(111)峰的半高宽分别为0.41°和0.21°.3C-SiC外延膜方块电阻的均匀性最好可达2.15%.厚度均匀性可达±5.7%(σ/mean值).     

生长温度对RF-MBE外延InAlGaN的影响

利用射频等离子体辅助分子束外延(RF-MBE)技术在蓝宝石衬底上外延了铟铝镓氮(InAlGaN)薄膜,研究了生长温度对RF-MBE外延InAlGaN薄膜的影响.X射线衍射测量结果表明,不同生长温度下外延生长的InAl-GaN薄膜均为单一晶向.卢瑟福背散射(RBS)测量结果表明,随着生长温度的提高,InAlGaN外延层中In的组分单调降低,Al和Ga的组分都有所增加.扫描电镜(SEM)的测试结果表明,在较高温度下(600和590℃)生长的In-AlGaN存在裂纹,580℃生长的四元合金表面比较平整,在570℃温度下生长的InAlGaN表面存在很多颗粒状突起.     

可用于Ⅲ族氮化物生长的50mm 3C-SiC/Si(111)衬底的制备

利用新研制出的垂直式低压CVD(LPCVD)SiC生长系统,获得了高质量的50mm 3C-SiC/Si(111)衬底材料.系统研究了3C-SiC的n型和p型原位掺杂技术,获得了生长速率和表面形貌对反应气体中SiH4流量和C/Si原子比率的依赖关系.利用Hall测试技术、非接触式方块电阻测试方法和SIMS,分别研究了3C-SiC的电学特性、均匀性和故意调制掺杂的N浓度纵向分布.利用MBE方法,在原生长的50mm 3C-SiC/Si(111)衬底上进行了GaN的外延生长,并研究了GaN材料的表面、结构和光学特性.结果表明3C-SiC是一种适合于高质量无裂纹GaN外延生长的衬底或缓冲材料.     

不同剂量C离子注入Si单晶中Si1-xCx合金的形成及其特征

室温下在单晶Si中注入(0.6—1.5)%的C原子,利用高温退火固相外延了Si_1-xC_x合金,研究了不同注入剂量下Si_1-xC_x合金的形成及其特征.如果注入C原子的浓度小于0.6%,在850—950℃退火过程中,C原子容易与注入产生的损伤缺陷结合,难于形成Si_1-xC_x合金相.随注入C原子含量的增加,C原子几乎全部进入晶格位置形成Si_1-xC_{x 关键词： 1-x}C_x合金')" href="#">Si_1-xC_x合金 离子注入 固相外延     

Si衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上的GaN生长

使用MBE方法在Si(111)衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上生长了GaN外延层,并对在两种衬底上生长的样品进行了对比分析.在柔性衬底上获得了无裂纹的外延层,其表面粗糙度为0.6nm.研究了GaN外延层中的应力及其光学性质,光致发光测试结果表明柔性衬底上生长的外延层中应力和杂质浓度明显低于直接生长在Si衬底上的样品的值.研究结果显示了所用柔性衬底有助于改善GaN外延膜的质量.     

GSMBE外延生长SGOI材料的退火行为

在SIMOX SOI超薄硅衬底上外延生长了高质量SiGe合金薄膜来制备SGOI(SiGe on insulator)样品,并研究了其在1050℃氧化气氛中的高温退火行为.用Raman,DCXRD,RBS和光学显微镜等分析手段对SGOI样品在退火前后的性能进行了表征.分析结果表明:SGOI样品表面的穿透位错密度约为5×105cm-2;高温退火处理可以促进SGOI样品中异质外延生长SiGe合金薄膜的弛豫化和超薄Si夹层向SiGe合金薄膜的转化,进一步提高SiGe薄膜的晶体质量,并且有助于获得高Ge组分的SGOI材料.     

MBE生长高电阻率GaAs基InAlAs组分渐变缓冲层

研究了用分子束外延(MBE)方法,在SI-GaAs衬底上不同低温生长的台阶式组分渐变InAlAs缓冲层结构.用原子力显微镜(AFM)观测表面形貌,生长温度为340℃时,外延层表面粗糙度为1.79nm.用Van der Pauw方法研究了材料的电学特性,室温电阻率ρ:2.6× 10Ω·cm.(电学性能测试表明200V电压间距1mm时,漏电流仅为0.3μA).高分辨X射线测试样品显示为良好的层状结构,晶体质量随生长逐渐变好.首次用变温Hall测试研究多层InAlAs缓冲层材料内部的载流子传输机制,并用热激电流谱(TSC)分析了其高阻机制.     

Si衬底和Si-SiO_2-Si柔性衬底上的GaN生长

使用MBE方法在Si(111)衬底和Si SiO2 Si柔性衬底上生长了GaN外延层 ,并对在两种衬底上生长的样品进行了对比分析 .在柔性衬底上获得了无裂纹的外延层 ,其表面粗糙度为 0 6nm .研究了GaN外延层中的应力及其光学性质 ,光致发光测试结果表明柔性衬底上生长的外延层中应力和杂质浓度明显低于直接生长在Si衬底上的样品的值 .研究结果显示了所用柔性衬底有助于改善GaN外延膜的质量     

使用溅射AlN成核层实现大规模生产深紫外LED

高质量AlN薄膜对制造高性能深紫外器件非常重要,但是目前还很难使用大型工业MOCVD生长出高质量的AlN薄膜.采用磁控溅射制备了不同厚度的用作成核层的AlN薄膜,使用大型工业MOCVD直接在成核层上高温生长AlN外延层,研究了不同成核层对AlN外延层质量的影响.通过扫描电子显微镜和原子力显微镜对成核层AlN薄膜的表面形貌进行表征;使用高分辨X射线衍射仪对AlN外延层晶体质量进行表征,结果表明:在溅射成核层上生长的AlN外延层的晶体质量有显著提高.使用大型工业MOCVD在蓝宝石衬底上成功制备出中心波长为282 nm的可商用深紫外LED,在注入电流为20 mA时,单颗深紫外LED芯片的光输出功率达到了1.65 mW,对应的外量子效率为1.87%,饱和光输出功率达到4.31 mW.