p-GaN在不同掩膜和刻蚀气体中的ICP刻蚀

p-GaN栅沟槽侧壁与AlGaN表面特性直接影响栅注入(GIT)型AlGaN/GaN HEMT器件的输出特性及击穿特性.对比研究了两种刻蚀气体(SF6/BCl3和Cl2/N2/O2)及不同的刻蚀掩膜层(SiO2,Si3N4和光刻胶)对AlGaN上p-GaN的选择性刻蚀结果,利用原子力显微镜(AFM)对刻蚀沟槽的表面形貌进行表征,并通过I-V测试其电学性能.结果显示,以Cl2/N2/O2为刻蚀气体,且体积流量为18,10和2 cm3/min时,p-GaN刻蚀速率稳定且与AlGaN的刻蚀选择比较高(约30),并且可使p-GaN刻蚀自动停止在AlGaN界面处.此外,以Si3N4作为刻蚀掩膜,可以获得表面光滑、无微沟槽且侧壁垂直度较好的沟槽结构.采用上述刻蚀工艺制备的GIT结构器件的漏端关态电流相比肖特基栅降低约2个量级,阈值电压约为0.61 V,峰值跨导为36 mS/mm.     

镍纳米岛模板制备氮化镓纳米柱研究

Uniform GaN nanopillar arrays have been successfully fabricated by inductively coupled plasma etching using self-organized nickel nano-islands as the masks on GaN/sapphire. GaN nanopillars with diameters of 350 nm and densities of 2.6 × 10^8 cm^-2 were demonstrated and controlled by the thickness of Ni film and the NH3 annealing time. These GaN nanopillars show improved optical properties and strain change compared to that of GaN film before ICP etching. Such structures with large-area uniformity and high density could provide additional advantages for light emission of light-emitting diodes, quality improvement of ELO regrowth, etc.     

Cl_2/BCl_3ICP刻蚀GaN基LED的规律研究

研究了用Cl2/BCl3刻蚀GaN基LED中,工艺参数对GaN刻蚀速率、刻蚀侧壁和GaN与SiO2刻蚀选择比的影响。研究结果表明,刻蚀速率随着ICP功率和压强的增大先增大继而减小,随RF功率的增大单调增大;刻蚀选择比随ICP功率增大单调减小,随压强增大而增大。还研究了刻蚀速率和选择比与气体比例变化的关系。刻蚀SEM图表明,压强和RF功率增大会使刻蚀垂直度增大。     

P-GaN ICP刻蚀损伤研究

运用Cl2/N2等离子体系统,系统研究了ICP刻蚀中ICP功率、RF功率、反应室压力和Cl2百分比对p型GaN材料的物理表面形貌和欧姆接触特性的影响.原子力显微镜显示,在文中所用的刻蚀条件范围内,刻蚀并没有引起表面形貌较大的变化,刻蚀表面的均方根粗糙度在1.2nm以下.结果还显示,已刻蚀p-GaN材料的电特性与物理表面形貌没有直观联系,刻蚀后欧姆接触特性变差更多地是因为刻蚀中浅施主能级的引入,使表面附近空穴浓度降低所致.     

LED蓝宝石图形化衬底的研究进展及发展趋势

图形化蓝宝石衬底作为GaN基LED照明外延衬底材料,由于其能降低GaN外延薄膜的线位错密度和提高LED的光萃取效率的显著性能在近几年来引起国内外许多科研机构和厂商的广泛兴趣。从衬底的制备工艺、图形尺寸角度出发,综述了图形化蓝宝石衬底GaN基LED的研究进展,并对其未来在大功率照明市场的应用进行了展望。     

AFM 在纳米结构加工中的应用研究

文中阐述了基于自行研制的原子力显微镜(AFM)的纳米刻蚀加工方法，研究了针尖上的载荷大小和扫描次数对加工深度的影响，利用AFM的微探针在氧化铝(Al2O3)材料表面加工出纳米结构，验证了该加工方法的可行性。实验结果表明基于AFM的纳米刻蚀技术可作为加工纳米器件的重要手段。     

垂直结构GaN基LED的侧壁优化技术

为了提升垂直结构LED提取效率,针对器件侧壁出光的研究越发引起研究人员的关注。由于GaN的高折射率,大部分有源区发出的光线将被限制在GaN层内横向传输。对不同刻蚀倾角侧面的光提取效率进行分析模拟,模拟结果显示,LED的提取效率可以通过侧壁倾斜角度的优化得以提升。实验结果表明,特定侧壁倾角器件的提取效率相比较垂直侧壁提高了18.75%,电致发光光谱测试(EL)结果表明,实验结论与理论计算值基本吻合。本结论对垂直结构GaN基LED器件的优化设计与性能提升有重要指导意义。     

高亮度GaN基蓝色LED的研究进展

超高亮度GaN基蓝色LED的发展将会引起照明技术的一场革命，它是目前全球半导体领域研究和投资的特点。本文综合分析了GaN材料的特性及相应的材料生长和欧姆接触、刻蚀工艺等关键技术，并对GaN基蓝色LED器件的进一步改进及应用前景作了展望。     

刻蚀深度对Si衬底GaN基蓝光LED性能的影响

在Si衬底上生长了GaN基LED外延材料,将其转移到新的硅基板上,制备了垂直结构蓝光LED芯片.本文研究了这种芯片在不同n层刻蚀深度情况下的光电特性.在切割成单个芯片之前,对尺寸为200μ×200μm的芯片分别通高达500mA的大电流在测试台上加速老化.结果表明:刻蚀深度为0.8和1.2μm的芯片相对于刻蚀深度为0.5μm的芯片,其正向电压更低且光强衰减更慢,抗静电性能随老化时间变得更稳定,刻蚀深度为0.8μm的芯片抗静电性能强于刻蚀深度为1.2μm的芯片.     

刻蚀深度对Si衬底GaN基蓝光LED性能的影响

在Si衬底上生长了GaN基LED外延材料,将其转移到新的硅基板上,制备了垂直结构蓝光LED芯片.本文研究了这种芯片在不同n层刻蚀深度情况下的光电特性.在切割成单个芯片之前,对尺寸为200μ×200μm的芯片分别通高达500mA的大电流在测试台上加速老化.结果表明:刻蚀深度为0.8和1.2μm的芯片相对于刻蚀深度为0.5μm的芯片,其正向电压更低且光强衰减更慢,抗静电性能随老化时间变得更稳定,刻蚀深度为0.8μm的芯片抗静电性能强于刻蚀深度为1.2μm的芯片.     

运用精确电压衬度像技术实现精确定位的原位电子束纳米刻蚀：制造具有悬挂纳米线结构的纳米器件

本文演示了运用精确电压衬度像技术实现原位电子束纳米刻蚀技术的精确定位,并运用该技术制作成具有悬挂结构的纳米开关。通过运用精确电压衬度像定位技术,能够很好地控制偏转电极的定位,误差可减少到大约10nm。通过该技术,不用通过任何刻蚀过程只运用一次电子束纳米刻蚀,便可实现将分散的纳米线夹在两个电阻层中间形成悬挂结构。在原位电子束刻蚀的整个过程中,无需移动样品台从而消除了样品台的移动误差。因此,整个过程中不需要高精确的激光台和定位标记,从而简化了传统的电子束纳米刻蚀工艺。通过该方法制作的纳米开关随着施加电压的改变很好地实现了闭合和断开的状态。这种简化的过程提供了一种简单、低成本、快速的通过改装过的场发射扫描电子显微镜（FESEM）来制作纳米线悬挂结构的方法,并可运用该技术进一步制造多层结构和特殊的纳米器件。     

纳米尺度多晶硅微结构刻蚀研究

以HBr作为刻蚀气体,采用ICP金属刻蚀系统对气体流量、刻蚀压力、离子源功率、偏压功率等工艺参数与刻蚀速率、刻蚀选择比和侧壁垂直度的对应关系进行了大量工艺实验。借助理论分析和工艺条件的优化,开发出一套可满足制备侧壁垂直度的纳米尺度多晶硅密排线结构的优化刻蚀工艺技术。实验结果表明:当采用900 W的离子源功率、11 W的偏压功率、25 cm3/min流量的HBr气体和3 mTorr(1 mTorr=0.133 3 Pa)刻蚀压力的工艺条件时,多晶硅与二氧化硅的刻蚀选择比大于100∶1;在保持离子源功率、偏压功率、气体流量不变的条件下,单纯提高反应腔工艺压力则会大幅提高上述选择比值,同时损失多晶硅和二氧化硅的刻蚀均匀性;HBr气体流量的变化在上述功率及反应腔工艺压力的工艺范围内,对多晶硅与二氧化硅的刻蚀选择比和多晶硅刻蚀的形貌特征均无显著影响。采用上述优化的刻蚀工艺条件,配合纳米电子束光刻技术成功得到多晶硅纳米尺度微结构,其最小线宽为40 nm。     

表面粗化对GaN基垂直结构LED出光效率的影响

用加热后的KOH水溶液腐蚀GaN材料的N极性面,用以提高GaN基垂直结构发光二极管(LED)的出光效率。经过湿法腐蚀后,构成N极性面的表面晶粒尺寸和密度成为影响垂直结构LED提取效率的主要因素,通过分析不同腐蚀条件下晶粒尺寸和密度与出光效率间的关系,得到最优化的粗化条件,使得器件的提取效率达到最佳。经由浓度为30%、温度为60℃的KOH溶液腐蚀后,未封装的垂直结构LED芯片的提取效率增加了近1倍。     

Synthesis and Photoluminescence of GaN Nanowires with Nb Catalyst

Large-scale GaN nanowires are successfully synthesized by ammoniating Ga2O3 films on Nb layer deposited on Si（111） substrates at 850 ℃. X-ray diffraction （XRD）, scanning electron microscopy （SEM）, field-emssion transmission electron microscope（FETEM）, Fourier transformed infrared spectrum（FTIR） are used to characterize the structural and morphological properties of the as-synthesized GaN nanowires. The results reveal that the nanowires are pure hexagonal GaN wurtzite structure with a length of about several microns and a diameter between 50 nm and 100 nm. Finally, discussed briefly is the formation mechanism of gallium nitride nanowires.     

"自上而下"法制备高性能GaN纳米线阵列

针对自下而上生长GaN纳米线的尺寸、形态、取向不易控制的问题,文中采用自上而下刻蚀的方法来制备GaN纳米线材料。以图形化的金属Ni作为掩膜对GaN进行ICP刻蚀,系统研究了刻蚀参数,主要是ICP功率以及RF功率对GaN纳米线形貌以及拉曼、PL光谱的影响,同时也对比了干法刻蚀后,有无湿法处理的影响。研究发现,当ICP功率为1 000 W,RF功率为100 W时,GaN纳米线的拉曼和PL光谱强度较大,表明此功率下刻蚀的纳米线损伤较小。经过KOH浸泡30 min后,GaN纳米线的形貌得到了改善,拉曼和PL光谱强度均优于单纯的干法刻蚀,为下一步器件的制备提供了良好的材料基础。     

sol-gel法制备GaN纳米棒的研究

采用简单、有效的sol-gel法在1 000℃时通过氧化镓凝胶和氨气反应成功合成了GaN纳米棒。XRD和SAED的测试结果表明,GaN纳米棒为六方纤锌矿结构。用TEM观察发现,大部分GaN纳米棒平直而光滑,直径为200 nm~1.8μm,最长的纳米棒达几十微米。室温下光致发光谱的测试发现了较强的355.6 nm处的紫外发光峰和445.9 nm处的蓝色发光峰。     

金纳米粒子作掩模的硅纳米柱阵列的加工

利用自组装的方法在硅基片表面形成一层均匀的金纳米粒子掩模,分析了偶联剂对自组装的影响,以金纳米粒子作掩模进行反应离子刻蚀,研究了刻蚀时间对硅纳米柱阵列的影响,提供了一种简单、便宜并且有效的在硅基底上大面积形成纳米柱阵列的纳米加工方法。实验中发现,超过一定刻蚀时间时,有过刻蚀现象发生,在120 s刻蚀时间下,得到了直径小于20 nm,深宽比高达10∶1以上规则、致密、大面积分布的硅纳米柱或硅纳米锥状结构。     

GaN外延用蓝宝石衬底的图形化研究进展

因蓝宝石具有良好的稳定性能,且其生产技术成熟,是目前异质外延GaN应用最广泛的衬底材料之一.采用图形化蓝宝石衬底技术可以降低GaN外延层材料的位错密度,提高LED的内量子效率,同时提高LED出光效率提高,近年来引起了国内外的广泛关注.概述了图形化蓝宝石衬底的研究进展,包括图形化蓝宝石衬底的制备工艺、图形尺寸、图形形状及图形化蓝宝石衬底的作用机理;详细介绍了凹槽状、圆孔状、圆锥形、梯形和半球状5种图形形状,并分析了GaN材料在不同图形形状的图形化蓝宝石衬底上的生长机理及不同图形形状对GaN基LED器件性能的影响.对图形化蓝宝石衬底技术的研究方向进行了展望,提出了亟待研究和解决的问题.     

GaN基蓝光激光器光场特性模拟

采用有限差分法对Ga N基多量子阱(MQWs)脊形激光器进行二维光场模拟.In Ga N和Al Ga N材料的折射率分别由修正的Brunner以及Bergm ann方法得到.分析了激光器单模特性和远场发散角同器件的脊形刻蚀深度和脊形条宽的关系.研究了在脊形上用Si/ Si O2 膜取代传统Si O2 介质膜这种新的脊形设计对激光器结构参数的影响.模拟结果发现,脊形条宽越窄,脊形刻蚀深度越深,平行结平面方向的发散角越大,但由此会引起单模特性不稳定,两者之间有一个折衷值.通过引入新的脊形设计,可以降低对器件刻蚀深度精度的要求,同时有很好的单模稳定性