检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：叶斌斌中国科学院大学

学位级别：硕士

近年来，随着GaN自支撑衬底的逐步成熟，基于同质外延技术的垂直结构光电子器件以及微电子器件不仅能够进一步提升器件性能，而且有可能进一步提升器件的集成度，甚至用于辐照探测等特殊领域，已经成为研究热点。在上述器件的研究过程... 详细信息

近年来，随着GaN自支撑衬底的逐步成熟，基于同质外延技术的垂直结构光电子器件以及微电子器件不仅能够进一步提升器件性能，而且有可能进一步提升器件的集成度，甚至用于辐照探测等特殊领域，已经成为研究热点。在上述器件的研究过程中，通过金属电极与GaN衬底材料形成欧姆接触，是上述器件实现功能化的关键途径。本文针对氢化物气相外延方法生长的非掺、Fe掺杂的自支撑GaN衬底材料，分别研究了其Ga面和N面的欧姆接触制备工艺，分析了表面损伤层对欧姆接触的影响机理，并对欧姆接触工艺的热稳定性进行了深入研究。在此基础之上，进一步利用Fe掺半绝缘自支撑GaN衬底，制备了X射线光电流型探测器并进行了初步的器件性能表征。\n 在非掺GaN衬底材料的Ga面沉积Ti/Al/Ni/Au电极并快速退火能获得欧姆接触，但在N面需要刻蚀后才能获得欧姆接触。通过扫面电镜测试发现其表面存在缺陷且在阴极荧光图像中显示不发光，进一步通过原子力显微镜测试发现刻蚀后的表面粗糙度有所下降，并且利用电压-电容的方法测量表发现刻蚀后表面载流子浓度上升了。尽管能够通过刻蚀处理获得良好的N面欧姆接触，但是其温度稳定性较差，刻蚀后退火处理可以一定程度上提高热稳定性。\n Fe掺GaN衬底材料的载流子浓度非常低，研究发现，通过沉积Ti/Al/Ni/Au并在890℃退火30s后能获得欧姆接触。进一步使用传输线方法，测量不同Fe掺杂浓度的GaN电阻率，且与非接触式测得的电阻率在一个量级。在N面，同样需要刻蚀后沉积金属能获得欧姆接触，能耐高温退火但接触电阻会明显上升。刻蚀后退火处理可以使得样品在高温退火后电阻率上升不明显。\n 在Fe掺的自支撑GaN材料Ga面、N面分别沉积电极制备形成欧姆接触，制备电流型X射线探测器，但测试发现部分器件存在漏电现象。经过研究发现漏电的器件在阴极荧光图像中能发现许多类似六边形的发光区域，这些区域就是可能的漏电通道。测量X光的响应，实验发现垂直型的探测器无响应信号，而平面型探测器有响应，但响应电流较低。

关键词：电子器件欧姆接触自支撑氮化镓衬底金属电极热稳定性

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低反向漏电自支撑衬底AlGaN/GaN肖特基二极管

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物理学报 2022年第15期71卷 299-305页

作者：武鹏张涛张进成郝跃西安电子科技大学宽带隙半导体技术国家重点学科实验室西安 710071

氮化镓材料具有大的禁带宽度(3.4 eV)、高的击穿场强(3.3 MV/cm),在高温、高压等方面有良好的应用前景.尤其是对于铝镓氮/氮化镓异质结构材料而言,由极化效应产生的高面密度和高迁移率二维电子气在降低器件导通电阻、提高器件工作效率... 详细信息

氮化镓材料具有大的禁带宽度(3.4 eV)、高的击穿场强(3.3 MV/cm),在高温、高压等方面有良好的应用前景.尤其是对于铝镓氮/氮化镓异质结构材料而言,由极化效应产生的高面密度和高迁移率二维电子气在降低器件导通电阻、提高器件工作效率方面具有极大的优势.由于缺乏高质量、大尺寸的氮化镓单晶衬底,常规氮化镓材料均是在蓝宝石、硅和碳化硅等异质衬底上外延而成.较大的晶格失配和热失配导致异质外延过程中产生密度高达107—1010 cm–2的穿透位错,使器件性能难以进一步提升.本文采用基于自支撑氮化镓衬底的铝镓氮/氮化镓异质结构材料制备凹槽阳极结构肖特基势垒二极管,通过对欧姆接触区域铝镓氮势垒层刻蚀深度的精确控制,依托单步自对准凹槽欧姆接触技术解决了低位错密度自支撑氮化镓材料的低阻欧姆接触技术难题,实现了接触电阻仅为0.37 W·mm的低阻欧姆接触;通过采用慢速低损伤刻蚀技术制备阳极凹槽区域,使器件阳极金属与氮化镓导电沟道直接接触,实现了高达3×107开关比的高性能器件,且器件开启电压仅为0.67 V,425 K高温下,器件反向漏电仅为1.6×10–7 A/mm.实验结果表明,基于自支撑氮化镓衬底的凹槽阳极结构铝镓氮/氮化镓肖特基势垒二极管可以有效抑制器件反向漏电,极大地提升器件电学性能.

关键词：自支撑氮化镓衬底肖特基势垒二极管低反向漏电铝镓氮/氮化镓

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基于多孔氮化镓的HVPE法生长氮化镓单晶

基于多孔氮化镓的HVPE法生长氮化镓单晶

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作者：董增印河北工业大学

学位级别：硕士

氮化镓被广泛应用于光电子和电力电子器件之中。由于氮化镓体单晶的研究进展落后于氮化镓器件的研究进展,商品化的氮化镓器件通常是在异质衬底上制备的。但是异质外延所导致的氮化镓结晶质量变差严重限制了器件的性能,因此制备同质氮化... 详细信息

氮化镓被广泛应用于光电子和电力电子器件之中。由于氮化镓体单晶的研究进展落后于氮化镓器件的研究进展,商品化的氮化镓器件通常是在异质衬底上制备的。但是异质外延所导致的氮化镓结晶质量变差严重限制了器件的性能,因此制备同质氮化镓衬底成为解决这种困境的关键所在。由于生长速度快、设备相对简单等优点,氢化物气相外延(HVPE)法被认为是最有希望获得自支撑氮化镓衬底的方法之一,但是由于HVPE氮化镓是在异质衬底上生长的,氮化镓厚膜和异质衬底的分离成为获得自支撑氮化镓衬底的一个难题。目前常用的剥离方法有机械研磨、激光剥离等方法,但是这些方法一般工艺复杂,成本比较高。本论文的研究工作是采用2种不同的方法制备2英寸的自支撑氮化镓衬底。研究内容及结果如下:1.开发了一种二氧化硅胶体旋涂制备多孔氮化镓层并基于这种多孔层剥离制备自支撑氮化镓衬底的新方法。优化旋涂工艺,确定4000 rpm转速下得到的纳米二氧化硅球层厚度径向分布均匀。研究了不同厚度的多孔氮化镓层对其上生长的氮化镓厚膜质量的影响,结果表明多孔氮化镓层过厚会导致氮化镓厚膜质量变差;而厚度过薄则无法形成多孔结构。最终选择180-240 nm的多孔氮化镓层。在多孔氮化镓上继续生长氮化镓厚膜,最终得到基本无残余应力的自支撑氮化镓衬底,位错密度小于107cm-2,曲率半径为7.4 m。2.采用原位氮化金属钛膜法制备自支撑氮化镓衬底。优化磁控溅射工艺,得到20 nm厚的金属钛膜。研究了不同退火时间、不同的氨气和氢气流速比对制备的氮化钛的影响,结果表明随着退火时间的延长(或氢气比重的增大),氮化钛的热凝聚越强,获得的纳米网结构氮化钛层的孔洞越大。最终选择的退火工艺为氨气和氢气流速比为1:4和退火时间为30 min。在纳米网结构氮化钛层上以不同Ⅴ/Ⅲ比生长氮化镓,发现Ⅴ/Ⅲ比能够影响多孔氮化镓层的孔隙的大小,而Ⅴ/Ⅲ比为10生长的氮化镓孔隙长度最大,对氮化镓厚膜中的位错抑制效果好。3.采用HRXRD、常温PL和SIMS对比两种方法制备的自支撑氮化镓衬底的结晶质量和杂质含量,发现采用原位氮化金属钛膜制备的自支撑氮化镓衬底的质量相比旋涂二氧化硅胶体得到的结晶质量更好,杂质元素硅的含量更低。

关键词： HVPE 多孔氮化镓层自支撑氮化镓衬底剥离

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利用低温防分解籽晶层在砷化镓衬底上生长氮化镓的方法

利用低温防分解籽晶层在砷化镓衬底上生长氮化镓的方法

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作者：吴洁君程玉田纪骋韩彤于彤军张国义 100871 北京市海淀区颐和园路5号

本发明公布一种利用低温防分解籽晶层在砷化镓衬底上生长氮化镓的方法，包括将砷化镓衬底正面沉积形成一层低温防分解籽晶层；在上述衬底的背面与侧面通过沉积用致密材料进行保护；处理得到的砷化镓衬底外延生长氮化镓材料得到氮化镓复... 详细信息

标准号: CN105070648A

本发明公布一种利用低温防分解籽晶层在砷化镓衬底上生长氮化镓的方法，包括将砷化镓衬底正面沉积形成一层低温防分解籽晶层；在上述衬底的背面与侧面通过沉积用致密材料进行保护；处理得到的砷化镓衬底外延生长氮化镓材料得到氮化镓复合衬底，进一步制备得到自支撑氮化镓衬底。低温防分解籽晶层为石墨烯、Al₂O₃、ZnO、GaN、AlN或InN；厚度为150-800nm。本发明引入低温防分解籽晶层，有效抑制了在外延过程中砷化镓的分解，同时为后续外延提供了优质的衬底，提高外延层晶体质量。砷化镓与GaN相接近的热膨胀系数有效缓解外延层中的应力，降低制备高质量GaN材料的技术难度与成本。

关键词：防分解籽晶层砷化镓衬底氮化镓砷化镓外延层衬底制备自支撑氮化镓衬底氮化镓材料热膨胀系数复合衬底技术难度晶体质量外延生长正面沉积致密材料石墨烯沉积一层一种背面分解后续有效侧面抑制生长引入缓解保护处理进行

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图形化衬底上HVPE生长厚膜GaN制备自支撑衬底

图形化衬底上HVPE生长厚膜GaN制备自支撑衬底

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作者：赵智德中国科学院大学

学位级别：博士

GaN材料因为其本身较高的电子迁移率和热导率，很高的化学稳定性，作为宽禁带直接带隙的半导体的代表性材料之一，被广泛应用于光电器件及高频微波器件，特别是作为实现蓝光LED的基础材料，对于推动LED照明事业起到了至关重要的作用。Ga... 详细信息

GaN材料因为其本身较高的电子迁移率和热导率，很高的化学稳定性，作为宽禁带直接带隙的半导体的代表性材料之一，被广泛应用于光电器件及高频微波器件，特别是作为实现蓝光LED的基础材料，对于推动LED照明事业起到了至关重要的作用。GaN基器件由于GaN衬底的缺乏，目前主要仍然是在蓝宝石、SiC或Si等衬底上进行异质外延所得，异质外延存在较大的晶格失配和热失配，在高温生长中会造成较大的应力，以及GaN晶体中较高的位错密度，大大降低了器件了性能与使用寿命。　　制备自支撑GaN衬底是研究的目标。自支撑GaN衬底的制备可以分为两个主要步骤，第一步是在蓝宝石等衬底上外延高质量的GaN厚膜晶体，出于生长速率等综合考虑，HVPE和氨热法是目前制备GaN厚膜材料的主要方法。第二步则是GaN材料与衬底的分离，自剥离与激光剥离方法是最常使用的两个方法。自剥离方法利用外延层与衬底热失配所产生的热应力来实现GaN外延层的分离，具有工艺简单，无晶格损伤等优点，本课题组的研究方向专注于使用HVPE生长GaN并用自剥离方法制备自支撑GaN衬底。　　图形化衬底是降低位错密度的有效方式，通过横向外延过生长，引导位错的转向，从而降低外延层中的位错密度。图形化衬底同时也是实现自剥离的有效方法，中间介质层大大降低了GaN外延层与衬底的连接面积，失配所产生的热应力则成为分离的动力。本文的主要研究内容就是关于相关图形化衬底的制备以及后续的HVPE生长GaN，通过此技术路线制备GaN自支撑衬底，另外，还探索了钠融法生长GaN的研究。　　1.使用氢气刻蚀制备纳米多孔衬底并提高GaN晶体质量的研究。使用氢气刻蚀方法对MO-GaN籽晶层进行针对位错的选择性刻蚀，得到依赖于位错分布的多孔结构，氢气刻蚀方法不仅能进行纵向刻蚀，还可以进行横向刻蚀。由于GaN外延层中的大部分位错都是继承于籽晶层，现在通过针对位错结构的选择性刻蚀避免位错结构向外延层扩展，达到降低位错密度的目的，最后得到的GaN晶体其XRD表征结果证明了晶体质量的提高，其中(002)晶面摇摆曲线的半峰宽为35arcsec，(102)晶面摇摆曲线的半峰宽为48arcsec。　　2.石墨烯掩膜图形化衬底制备GaN自支撑衬底的研究。选用二维材料石墨烯作为掩膜材料，掩膜图形的制备是通过辅助刻蚀来进行的，利用石墨烯材料在特定条件下的分解，得到对应的GaN生长窗口。另外通过研究发现有氨气辅助刻蚀的石墨烯掩膜更适合于GaN的HVPE生长，最后得到了单晶的GaN材料，并实现了GaN外延层的部分分离。　　3.大周期正方形图形化衬底的极性与应力情况研究。选用大周期的正方形作为图形方案，正方形图案可以更好地释放两个互相垂直方向上的应力，另外更大的图形周期可以减小GaN外延层与衬底的连接面积，更容易实现GaN外延层的分离。最后通过此方案得到了大面积的GaN自支撑衬底，并通过Raman光谱分析了衬底内部的应力分布情况，分离后的GaN晶体处于张应力状态，与掩膜图形具有相同的分布周期。　　***-flux法生长条件与生长速度提升的研究。通过自己课题组设计和搭建的实验平台进行Na-flux法生长GaN的相关研究，针对液相Na-flux法生长速度较慢的缺点，主要研究目标在于提高生长速度。造成其生长速度缓慢的原因主要是N原子较低的溶解度以及扩散速度。采取的针对方案有加入强制对流、使用不同的添加元素、调整Na-Ga比例及生长条件，最后成功的提升了生长速度，特别是加入强制对流和C元素两个方案对于生长速度有明显提升。

关键词：半导体材料自支撑氮化镓衬底厚膜晶体自剥离法钠融法氢化物气象外延法

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