硅基擴鎵濺射Ga-,2-O-,3-反應自組裝和熱壁化學氣相沉積制備GaN薄膜的研究.pdf

1、該文首先采用自己研制的熱壁化學氣相沉積工藝制備Si基GaN薄膜.然后在擴鎵Si基上采用兩步生長模式制備高質量的GaN薄膜,擴Ga的Si襯底可以降低GaN與Si襯底之間的晶格失配,減小GaN薄膜在襯底界面上產(chǎn)生的位錯和缺陷,而且襯底表面的Ga有助于GaN在襯底表面結晶成核和GaN薄膜的后序生長.第一章介紹了GaN薄膜的主要應用、基本性質、制各方法,GaN薄膜的研究進展和研究課題選取.第二章介紹了制備GaN薄膜所需的實驗設備和測試手段.第一

2、節(jié)介紹了實驗系統(tǒng),包括氧化系統(tǒng),擴散系統(tǒng)和射頻磁控濺射系統(tǒng).第二節(jié)介紹了常用測試方法,即薄膜的結構特性用D/MAX-γA型X射線衍射儀測試,薄膜的組分分析采用MicrolabMKⅡX射線能譜儀和Nicolet710傅里葉紅外光譜儀測量,薄膜的表面形貌通過H-801 0掃描電鏡,H-800透射電鏡和Philip Tecnai20U-TWIN高分辨電鏡來觀察,薄膜的發(fā)光特性采用FLS 920型熒光光譜儀來測量.第三章介紹采用熱壁化學氣相沉積

3、工藝在Si基上制備GaN薄膜.研究了生長時間、不同反應氣體和生長溫度對薄膜特性的影響.第一節(jié)介紹高溫氨化Ga2O3粉末可合成GaN粉末.當鎵源的溫度為850℃時,可以得到結晶好、純度高、六方纖鋅礦結構的GaN晶粒.第二、三、四節(jié)介紹利用高溫氨化Ga2O3粉末可合成GaN粉末的機理,在硅襯底上采用熱壁化學氣相沉積工藝制備GaN薄膜.結果表明:單純以NH3為反應氣體,樣品表面出現(xiàn)了由GaN小晶粒組成的微晶體,很難得到致密的GaN薄膜.但在N

4、H3中加入少許H2對于提高薄膜結晶質量和表面形貌有很大作用.同時溫度在生長GaN薄膜方面起著非常關鍵的作用,沉積GaN薄膜較適宜的溫度為1050℃.第四章介紹采用兩步生長模式制備GaN薄膜.主要研究了預沉積和再分布Si基,擴鎵時間,氮化溫度和氮化時間對GaN薄膜結構和表面形貌的影響,并找出用此方法制備GaN薄膜的最佳生長參數(shù).同時討論了擴鎵時間對GaN薄膜發(fā)光特性的影響.第五章對一維納米結構進行了簡單介紹.第一節(jié)介紹采用熱壁化學氣相沉積