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(L PCVD) Si C生长系统,获得了高质量的5 0 mm 3C- Si C/ Si(111)衬底材料.系统研究了3C- Si C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Si H4 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- Si C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5 0 mm 3C- Si C/ Si(111)衬底上进行了Ga N的外延生长,并研究了Ga N材料的表面、结构和光学特性.结果表明3C- Si C是一种适合于高质量无裂纹Ga N外延生长的衬底或缓冲材料.     

Si(100)衬底上高质量3C-SiC的改良外延生长

介绍了新近研制出的一种电阻加热式CVD/LPCVD SiC专用制备系统,并利用该系统以SiH4、C2H4和H2作为反应气体在直径为50mm的Si(100)衬底上获得了高质量的3C-SiC外延材料.用X射线衍射和Raman散射技术研究了3C-SiC外延膜的结晶质量,在80～300K的温度范围内利用Van der Pauw方法对1～3μm厚的外延膜的电学特性进行了测试,室温Hall迁移率最高达到470cm2/(V*s),载流子浓度为7.7×1017cm-3.     

Si(100)衬底上高质量3C-SiC的改良外延生长

介绍了新近研制出的一种电阻加热式CVD/LPCVD SiC专用制备系统,并利用该系统以SiH4、C2H4和H2作为反应气体在直径为50mm的Si(100)衬底上获得了高质量的3C-SiC外延材料.用X射线衍射和Raman散射技术研究了3C-SiC外延膜的结晶质量,在80～300K的温度范围内利用Van der Pauw方法对1～3μm厚的外延膜的电学特性进行了测试,室温Hall迁移率最高达到470cm2/(V*s),载流子浓度为7.7×1017cm-3.     

无掩模硅图形衬底上3C-SiC的异质外延生长

采用低压化学气相沉积方法在无掩模的硅图形衬底上异质外延生长3C-SiC.硅图形衬底采用光刻和ICP刻蚀得到.图形由平行长条状沟槽和台面组成,其中沟槽宽度为1～10μm不同间隔,沟槽之间距离为1～10μm不同间隔.对于在不同的沟槽和台面尺寸区域3C-SiC的生长进行了详细研究.采用扫描电镜分别观察了不同区域的生长形貌,分析了图形衬底结构上SiC的生长行为.其中合并生长形成的空气隙结构可以释放由Si和SiC晶格失配引起的应力,从而可以用来解决SiC生长中的晶片翘曲问题,进行厚膜生长.XRD结果表明此无掩模硅图形衬底上得到3C-SiC(111)取向生长.     

无掩模硅图形衬底上3C-SiC的异质外延生长

采用低压化学气相沉积方法在无掩模的硅图形衬底上异质外延生长3C-SiC.硅图形衬底采用光刻和ICP刻蚀得到.图形由平行长条状沟槽和台面组成,其中沟槽宽度为1～10μm不同间隔,沟槽之间距离为1～10μm不同间隔.对于在不同的沟槽和台面尺寸区域3C-SiC的生长进行了详细研究.采用扫描电镜分别观察了不同区域的生长形貌,分析了图形衬底结构上SiC的生长行为.其中合并生长形成的空气隙结构可以释放由Si和SiC晶格失配引起的应力,从而可以用来解决SiC生长中的晶片翘曲问题,进行厚膜生长.XRD结果表明此无掩模硅图形衬底上得到3C-SiC(111)取向生长.     

φ50mm 3C-SiC薄膜的CVD生长及其特性研究

首次报道了在Si衬底采用化学汽相沉积(CVD)技术生长出直径达φ50mm的大面积优质3C-SiC薄膜,表面光亮如镜.作者利用X-射线衍射、傅里叶红外变换吸收谱、X-射线光电子能谱和霍耳测量等对薄膜进行了表征.并在利用所长3C-SiC/Si外延片研制肖特基势垒二极管和GaN基薄膜上取得理想结果.     

Si(111)衬底高温AlN缓冲层厚度及其结构特性

通过高分辨X射线衍射、光致发光、二次离子质谱(SIMS)、原子力显微镜和同步辐射X射线衍射分析了AlN缓冲层的厚度对GaN外延层的影响.实验表明,在缓冲层厚度为13～20nm之间时,GaN外延层的张应力最小,同时晶体质量和光学质量达到最优值.此外,SIMS分析表明,当AlN缓冲层位于13～20nm之间时,可有效抑制Si的扩散.     

Si(111)衬底高温AlN缓冲层厚度及其结构特性

通过高分辨X射线衍射、光致发光、二次离子质谱(SIMS)、原子力显微镜和同步辐射X射线衍射分析了AlN缓冲层的厚度对GaN外延层的影响.实验表明,在缓冲层厚度为13～20nm之间时,GaN外延层的张应力最小,同时晶体质量和光学质量达到最优值.此外,SIMS分析表明,当AlN缓冲层位于13～20nm之间时,可有效抑制Si的扩散.     

Si(111)衬底高温AlN缓冲层厚度及其结构特性

通过高分辨X射线衍射、光致发光、二次离子质谱（SIMS) 、原子力显微镜和同步辐射X射线衍射分析了AlN缓冲层的厚度对GaN外延层的影响. 实验表明，在缓冲层厚度为13～20nm之间时，GaN外延层的张应力最小，同时晶体质量和光学质量达到最优值. 此外，SIMS分析表明，当AlN缓冲层位于13～20nm之间时，可有效抑制Si的扩散.     

AIN/Si(111)复合衬底上4H-SiC薄膜的异质外延

利用化学气相淀积(CVD)的方法在AlN/Si(111)复合衬底上成功实现了4H-SiC薄膜的异质外延生长,用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、阴极荧光(CL)等方法对所得样品的结构特征、表面形貌和光学性质进行了表征测量.XRD测量结果显示得到的SiC薄膜的晶体取向单一;室温CL结果表明所得SiC薄膜为4H-SiC,且随着生长温度的升高,SiC薄膜的CL发光效率提高.生长温度、反应气源中C/si比等工艺参数对SiC薄膜的外延生长及其性质影响的研究表明在AIN/Si(111)复合衬底上外延4H-SiC的最佳衬底温度为1230～1270℃,比通常4H-SiC同质外延所需的温度低200～300℃;较为合适的C/Si比值为1.3.     

采用AlN缓冲层在Si(111)衬底上生长GaN的形貌

针对Si衬底上生长GaN具有的特有形貌进行了研究,分析采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)等手段,研究了使用AlN作为缓冲层的GaN的生长模式、缺陷形成机理、应力释放机制.并且发现缓冲层厚度和外延层生长温度对裂纹和表面缺陷的形成有很大的影响.     

采用AlN缓冲层在Si(111)衬底上生长GaN的形貌

针对Si衬底上生长GaN具有的特有形貌进行了研究,分析采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)等手段,研究了使用AlN作为缓冲层的GaN的生长模式、缺陷形成机理、应力释放机制.并且发现缓冲层厚度和外延层生长温度对裂纹和表面缺陷的形成有很大的影响.     

(111)Si上外延生长六方GaN的TEM观察

利用衍衬、ＳＡＥＤ、ＨＲＴＥＭ对在 (111)Ｓｉ上外延生长的六方ＧａＮ进行了观察分析。ＧａＮ外延层与缓冲层和基底的取向关系为 (0 0 0 1) ＧａＮ (0 0 0 1) ＡｌＮ (111) Ｓｉ,[112 0 ]ＧａＮ [112 0 ]ＡｌＮ [110 ]Ｓｉ。ＧａＮ外延层中存在倒反畴。ＧａＮ中位错以刃型位错为主。Ｉｎ0 1Ｇａ0 9Ｎ ＧａＮ的多重量子阱结构 (ＭＱＷ )具有阻挡穿透位错 ,降低位错密度的作用。由于在室温下具有 3 4ｅＶ的直接带隙 ,ＧａＮ已经成为制备一些光电子器件如蓝色、紫色、紫外发光二极管及激光二极管等的最佳候选材料[1,2 ] 。通常是在各种…     

利用AlxGa1-xN在Si(111)上生长无裂纹GaN

利用LP-MOCVD技术在Si(111)衬底上,用不同Al组分的AlGaN做缓冲层,再在缓冲层上生长GaN薄膜,采用XRD技术和原子力显微镜(AFM)分析样品知,样品整体的结晶质量良好。通过分析外延层的拉曼谱得出GaN中存在应力,而且是张应力,通过计算得出,应力为0.23 GPa。     

无坑洞n-3C-SiC/p-Si(100)的LPCVD外延生长及其异质结构特性

在MBE/CVD高真空系统上,利用低压化学气相淀积(LPCVD)方法在直径为50mm的单晶Si(100)衬底上生长出了高取向无坑洞的晶态立方相碳化硅(3C-SiC)外延材料,利用反射高能电子衍射(RHEED)和扫描电镜(SEM)技术详细研究了Si衬底的碳化过程和碳化层的表面形貌,获得了制备无坑洞3C-SiC/Si的优化碳化条件,采用霍尔(Hall)测试等技术研究了外延材料的电学特性,研究了n-3C-SiC/p-Si异质结的I-V、C-V特性及I-V特性对温度的依赖关系.室温下n-3C-SiC/p-Si异质结二极管的最大反向击穿电压达到220V,该n-3C-SiC/p-Si异质结构可用于制备宽带隙发射极SiC/Si HBTs器件.     

无坑洞n-3C-SiC/p-Si(100)的LPCVD外延生长及其异质结构特性

在MBE/CVD高真空系统上,利用低压化学气相淀积( L PCVD)方法在直径为5 0 mm的单晶Si( 10 0 )衬底上生长出了高取向无坑洞的晶态立方相碳化硅( 3 C- Si C)外延材料,利用反射高能电子衍射( RHEED)和扫描电镜( SEM)技术详细研究了Si衬底的碳化过程和碳化层的表面形貌,获得了制备无坑洞3 C- Si C/Si的优化碳化条件,采用霍尔( Hall)测试等技术研究了外延材料的电学特性,研究了n- 3 C- Si C/p- Si异质结的I- V、C- V特性及I- V特性对温度的依赖关系.室温下n- 3 C- Si C/p- Si异质结二极管的最大反向击穿电压达到2 2 0 V,该n- 3 C- Si C/p- Si异质结构可用于制     

缓冲层温度对Si(111)上GaN表面形貌影响

用不同温度的Al N缓冲层在Si(111)衬底上外延GaN薄膜。通过对薄膜表面扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)的分析,研究了缓冲层生长温度对外延层表面形貌的影响,分析解释了表面形貌中凹坑的形成及缓冲层生长温度对凹坑的影响。结果表明:缓冲层生长温度通过影响缓冲层初始成核密度和成核尺寸来影响外延层表面形貌。较低温度下的Al N缓冲层,在衬底表面形成的成核颗粒因温度太低,无法运动到相邻的颗粒而结合成大的成核颗粒,因此成核密度高,成核尺寸小;高温生长的Al N缓冲层,成核颗粒有足够的能量运动到相邻的成核颗粒,因此使成核颗粒的尺寸增大,成核密度低。这种初始成核密度和尺寸的不同,造成外延层形貌的差异,如表面形貌中凹坑的密度和大小就是受初始成核的直接影响。通过实验和分析,提出了外延生长的物理模型。     

Si衬底上外延3C-SiC薄层的XPS分析

采用 HFCVD技术 ,通过两步 CVD生长法 ,以较低生长温度 ,在 Si( 1 1 1 )和 Si( 1 0 0 )衬底上同时外延生长 3C- Si C获得成功 .生长源气为 CH4 + Si H4 + H2 混合气体 ,热丝温度约为2 0 0 0℃ ,碳化和生长时基座温度分别为 950℃和 92 0℃ ,用 X射线衍射 ( XRD)和 X射线光电子能谱 ( XPS)等分析手段研究了外延层的晶体结构、组分及化学键能随深度的变化 .XRD结果显示出 3C- Si C薄层的外延生长特征 ,XPS深度剖面图谱表明薄层中的组分主要为 Si和 C,且 Si/C原子比符合 Si C的理想化学计量比 ,其三维能谱曲线进一步证明了外延层中 Si2 p和与 Cls成键形成     

Si衬底上外延3C-SiC薄层的XPS分析

采用HFCVD技术,通过两步CVD生长法,以较低生长温度,在Si(111)和Si(100)衬底上同时外延生长3C-SiC获得成功.生长源气为CH4+SiH4+H2混合气体,热丝温度约为2000℃,碳化和生长时基座温度分别为950℃和920℃,用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等分析手段研究了外延层的晶体结构、组分及化学键能随深度的变化.XRD结果显示出3C-SiC薄层的外延生长特征,XPS深度剖面图谱表明薄层中的组分主要为Si和C,且Si/C原子比符合SiC的理想化学计量比,其三维能谱曲线进一步证明了外延层中Si2p和与Cls成键形成具有闪锌矿结构的3C-SiC.     

Si衬底上5.1W/mm功率密度的GaN HEMT

利用MOCVD技术在Si(111)衬底上生长了高质量的GaN HEMT材料.1μm厚GaN外延层XRD (002) 摇摆曲线半高宽573″,(102) 摇摆曲线半高宽668″.通过插入层技术实现2μm厚GaN HEMT材料无裂纹,室温二维电子气迁移率1350cm2/(V·s),方块电阻328Ω/□.1mm栅宽GaN微波功率器件饱和电流大于0.8A/mm,跨导大于250mS/mm,2GHz下最大连续波输出功率5.1W,增益9.1dB,附加效率达到35%.