ZnAl2O4/α-Al2O3衬底上GaN的生长

研究了直接在ZnAl2O4/α-Al2O3衬底上用MOCVD法一步生长GaN薄膜．利用脉冲激光淀积法在α-Al2O3衬底上淀积了高质量ZnO薄膜,对ZnO/α-Al2O3样品在1100℃退火得到了具有ZnAl2O4覆盖层的α-Al2O3衬底,并在此复合衬底上利用光加热低压MOCVD法直接生长了纤锌矿结构GaN．X射线衍射谱表明反应得到的ZnAl2O4层为（111）取向．扫描电子显微镜照片显示随退火时间从小于30min增加到20h,ZnAl2O4表面由均匀的岛状结构衍变为突起的线状结构,相应的GaN X 射线衍射谱表明GaN由c轴单晶变为多晶,单晶GaN的摇摆曲线半高宽为0.4°．结果表明薄ZnAl2O4覆盖层的岛状结构有利于GaN生长初期的成核,从而提高了GaN的晶体质量．     

利用ZnO缓冲层制备AlN薄膜

采用脉冲激光淀积 (PL D)技术 ,利用 Zn O作为缓冲层 ,在 Si(10 0 )衬底上生长出 Al N薄膜。X-射线衍射图谱表明 ,该 Al N薄膜具有 c轴取向特性。X-光电子能谱测试表明 ,要获得接近理想化学配比的 Al N薄膜 ,需要高真空淀积气氛或合适的 N2 气氛 ;同时还表明 ,Al N薄膜表面容易形成保护性氧化层。剖面透射电子显微镜显微照相显示该 Al N/ Zn O/ Si(10 0 )多层结构清晰可辨 ,层与层之间的界面非常平整。原子力显微镜分析表明 ,采用 Zn O缓冲层可改善 Al N薄膜的表面粗糙度 (RMS=1nm)     

衬底温度对常压MOCVD生长的ZnO单晶膜的性能影响

以H2O作氧源,Zn(C2H5)2作Zn源,N2作载气,在50mm Al2O3(0001)衬底上采用常压MOCVD技术生长出高质量的ZnO单晶薄膜.用X射线双晶衍射、原子力显微镜和光致发光技术对样品进行了综合表征,报道了ZnO单晶膜的(102)非对称衍射结果.研究结果表明,在500～700℃范围内随生长温度升高,ZnO薄膜的双晶摇摆曲线半峰宽增宽,表面粗糙度减小,晶粒尺寸增大,在衬底温度为600℃时生长的ZnO膜的深能级发射最弱.     

退火氧压对Zn_(0.99)Fe_(0.01)O薄膜的结晶质量及其激光感生电压效应的影响

采用脉冲激光沉积法(PLD)在Al2O3衬底上成功制备了Zn0.99Fe0.01O薄膜,研究了退火氧压对Zn0.99Fe0.01O薄膜的晶体结构及其激光感生电压(LIV)效应的影响。X射线衍射仪分析结果表明,Zn0.99Fe0.01O具有六角纤锌矿结构,并且是沿[001]取向近外延生长。同时随着退火氧压的增大,薄膜的晶粒尺寸先增大后减小,退火氧压为2000 Pa时薄膜晶粒尺寸最大,结晶质量最好。另外在10°倾斜的Al2O3单晶衬底上制备的Zn0.99Fe0.01O薄膜在3000 Pa的退火氧压下可以观察到最大的LIV信号,达到79.5 mV。     

衬底温度对常压MOCVD生长的ZnO单晶膜的性能影响

以H2O作氧源,Zn(C2H5)2作Zn源,N2作载气,在50mmAl2O3(0001)衬底上采用常压MOCVD技术生长出高质量的ZnO单晶薄膜.用X射线双晶衍射、原子力显微镜和光致发光技术对样品进行了综合表征,报道了ZnO单晶膜的(102)非对称衍射结果.研究结果表明,在500～700℃范围内随生长温度升高,ZnO薄膜的双晶摇摆曲线半峰宽增宽,表面粗糙度减小,晶粒尺寸增大,在衬底温度为600℃时生长的ZnO膜的深能级发射最弱.     

MOCVD生长的InGaN薄膜中的相分离

利用X射线衍射(XRD)测量用MOCVD生长的In Ga N样品,观察到In N相.通过X射线衍射理论,计算得到In N相在In Ga N中的含量.通过退火和变化生长条件发现In N相在In Ga N薄膜中的含量与生长时N2 载气流量、反应室压力和薄膜中存在的应力有关.进一步的分析表明In Ga N合金中出现In N相的主要原因是相分离.     

双异质外延SOI材料Si/γ-Al2O3/Si的外延生长

利用MOCVD(metalorganic chemical vapor deposition)和APCVD(atmosphere chemical vapor deposition)硅外延技术在Si(100)衬底上成功地制备了双异质Si/γ-Al2O3/Si SOI材料.利用反射式高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)及俄歇能谱(AES)对材料进行了表征.测试结果表明,外延生长的γ-Al2O3和Si薄膜都是单晶薄膜,其结晶取向为(100)方向,外延层中Al与O化学配比为2:3.同时,γ-A12O3外延层具有良好的绝缘性能,其介电常数为8.3,击穿场强为2.5MV/cm.AES的结果表明,Si/γ-Al2O3/Si双异质外延SOI材料两个异质界面陡峭清晰.     

双异质外延SOI材料Si/γ-Al_2O_3/Si的外延生长

利用MOCVD(metalorganic chemical vapor deposition)和APCVD(atmosphere chemical vapor deposition)硅外延技术在Si(10 0 )衬底上成功地制备了双异质Si/γ- Al2 O3/Si SOI材料.利用反射式高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)及俄歇能谱(AES)对材料进行了表征.测试结果表明,外延生长的γ- Al2 O3和Si薄膜都是单晶薄膜,其结晶取向为(10 0 )方向,外延层中Al与O化学配比为2∶3.同时,γ- Al2 O3外延层具有良好的绝缘性能,其介电常数为8.3,击穿场强为2 .5 MV/cm.AES的结果表明,Si/γ- Al2 O3/Si双异质外延SOI材料两个异质界面陡峭清晰.     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用常压金属有机物化学气相淀积法在(0001)Al2O3衬底上生长出高质量ZnO单晶膜,在空气中进行了710～860℃不同温度的退火处理．用X射线双晶衍射、光致发光法研究了退火温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响．ZnO（002）面X射线双晶ω扫描曲线的半高宽(FWHM) 随退火温度的升高变小,770℃后基本保持不变,ZnO（102）面双晶ω扫描曲线的FWHM一直变小．770℃退火后ZnO样品X射线ω-2θ扫描曲线中出现ZnO2（200）衍射峰．同时,光致发光测试表明,随着退火温度升高,带边发光强度减弱,与深能级有关的绿带发光出现并逐渐增强．通过ICP刻蚀,去除退火后样品的表面层,ω-2θ扫描曲线中ZnO2（200）衍射峰和PL谱中绿带发光均消失,表明ZnO2相和深能级缺陷在样品表面．     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用常压金属有机物化学气相淀积法在(0001)Al2O3衬底上生长出高质量ZnO单晶膜,在空气中进行了710～860℃不同温度的退火处理.用X射线双晶衍射、光致发光法研究了退火温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.ZnO(002)面X射线双晶ω扫描曲线的半高宽(FWHM) 随退火温度的升高变小,770℃后基本保持不变,ZnO(102)面双晶ω扫描曲线的FWHM一直变小.770℃退火后ZnO样品X射线ω-2θ扫描曲线中出现ZnO2(200)衍射峰.同时,光致发光测试表明,随着退火温度升高,带边发光强度减弱,与深能级有关的绿带发光出现并逐渐增强.通过ICP刻蚀,去除退火后样品的表面层,ω-2θ扫描曲线中ZnO2(200)衍射峰和PL谱中绿带发光均消失,表明ZnO2相和深能级缺陷在样品表面.     

Mg掺杂AlGaN的特性研究

采用金属有机物化学气相淀积方法在Al2O3衬底上生长不同浓度Mg掺杂的AlxGa1-xN合金薄膜,并在750℃、N2气氛下对Mg进行热退火激活。用X射线衍射ω-2θ扫描计算确定样品的Al组分,发现Mg摩尔掺杂浓度和退火对Al组分均未产生明显影响。X射线衍射摇摆曲线与原子力显微镜扫描表明随Mg摩尔掺杂浓度增加,样品晶体质量下降,样品表面凹坑增加,但热退火对薄膜表面形貌有明显的改善。阴极射线发光测量发现带边峰强度随掺杂浓度增加而减弱,退火后样品的施主-受主对复合发射与导带受主的复合发射均有增强,验证了热退火对钝化受主杂质的激活作用,对实现高效AlGaN的p型掺杂具有重要意义。     

化学计量比的偏离对GaN的结晶品质及光电性能的影响

用 X射线光电子能谱对 MOCVD生长的未故意掺杂 Ga N单晶薄膜进行 N、 Ga组份测试 ,同时用 RBS/Channeling、 Hall测量和光致发光技术对样品进行结晶品质及光电性能研究 .结果表明 N含量相对低的 Ga N薄膜 ,其背景载流子浓度较高 ,离子束背散射沟道最小产额比 χmin较小 ,带边辐射复合跃迁较强 .在 N含量相对低的 Ga N薄膜中易形成 N空位 ,N空位是导致未故意掺杂的 Ga N单晶薄膜呈现 n型电导的主要原因 ;N空位本身对离子束沟道产额没有贡献 ,但它能弛豫 Ga N与 Al2 O3之间的晶格失配 ,改善生长的 Ga N薄膜的结晶品质     

Zn_(1-x)Mg_xO薄膜的低压MOCVD生长与性质

利用低压金属有机物气相沉积 (L P- MOCVD)技术 ,采用两步生长法 ,在 (0 0 0 1 )蓝宝石衬底上获得了纤锌矿结构的 Zn1 - x Mgx O合金单晶薄膜 .实验发现随着 Mg原子的增多 ,Zn Mg O的晶格常数逐渐减小 .X射线衍射谱中未出现除 (0 0 0 2 )峰之外的其他峰位 ,表明该合金薄膜具有很强的择优取向和较好的晶体质量 .室温透射谱与光致发光谱显示 ,其吸收边或带边发光峰随 Mg原子浓度的增加首先出现红移然后出现蓝移 .该反常现象与 Zn Mg O薄膜中产生的杂质缺陷的行为有关 .研究表明在 MOCVD生长 Zn Mg O合金薄膜过程中 ,必须优化与控制反应条件 ,以抑制杂质缺     

TiO2薄膜的MOCVD法制备及其退火条件的研究

用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)法在n-Si(100)单晶衬底上制备了TiO2薄膜;利用X-射线衍射技术研究了不同条件下退火的TiO2薄膜的结晶性;通过测量C-V曲线和BT实验分别研究了TiO2/Si系统的固定电荷密度和薄膜中的可动电荷密度。实验结果表明,只有在一定的退火温度下薄膜才有较好的结晶性。在退火温度为850°C、退火时间为30min时,可得到完全为金红石相的TiO2薄膜,其固定电荷密度的数量级为1011/cm2,可动电荷密度在(3～4)×1011/cm2,电荷极性为正。     

MOCVD生长P型GaN的掺Mg量的研究

使用 MOCVD技术在 Al2 O3衬底上生长了 Ga N∶ Mg薄膜 .通过对退火后样品的光电性能综合分析 ,研究了掺 Mg量对生长 P型 Ga N的影响 .结果表明 :要获得高空穴载流子浓度的 P型 Ga N,Mg的掺杂量必须控制好 .掺 Mg量较小时 ,Ga N∶ Mg单晶膜呈现 N型导电 ,得不到 P型层 ;掺 Mg量过大时 ,会形成与 Mg有关的深施主 ,由于深施主的补偿作用 ,得不到高空穴浓度的 P型 Ga N.生长 P型 Ga N的最佳 Cp2 Mg/TMGa之比在 1 /660— 1 /330之间     

热退火γ-Al2O3/Si异质结构薄膜质量改进

采用高真空MOCVD外延技术,利用TMA(Al(CH3)3)和O2作为反应源,在Si(100)衬底上外延生长γ-Al2O3绝缘膜形成γ-Al2O3/Si异质结构材料.同时,引入外延后退火工艺以便改善γ-Al2O3薄膜的晶体质量及电学性能.测试结果表明,通过在O2常压下的退火工艺可以有效地消除γ-Al2O3外延层的残余热应力及孪晶缺陷,改善外延层的晶体质量,同时可以提高MOS电容的抗击穿能力,降低漏电电流.     

MOCVD生长Al0.48Ga0.52N/Al0.54Ga0.36N多量子阱的结构和光学特性

采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)技术,在蓝宝石衬底上生长了Al0.48Ga0.52N/Al0.54Ga0.36N多量子阱(MQWs)结构。通过双晶X射线衍射(DCXRD)、原子力显微镜(AFM)和阴极荧光(CL)等测试技术,分别对样品的结构和光学特性进行了表征。在DCXRD图谱中,可以观察到明显的MQWs衍射卫星峰,通过拟和,MQWs结构中阱和垒的厚度分别为2.1和9.4nm,Al组分分别为0.48和0.54。在AFM表面形貌图上,可以观察到清晰的台阶流,表明MQWs获得了二维生长;与此同时,MQWs结构存在一些裂缝,主要原因为AlGaNMQWs结构和下层GaN层间存在很大的应力。CL测试表明,AlGaNMQWs结构的发光波长为295nm,处于深紫外波段,同时观察到处于蓝光、绿光波段的缺陷发光。     

热退火γ-Al2O3/Si异质结构薄膜质量改进

采用高真空MOCVD外延技术,利用TMA(Al(CH3)3)和O2作为反应源,在Si(100)衬底上外延生长γ-Al2O3绝缘膜形成γ-Al2O3/Si异质结构材料.同时,引入外延后退火工艺以便改善γ-Al2O3薄膜的晶体质量及电学性能.测试结果表明,通过在O2常压下的退火工艺可以有效地消除γ-Al2O3外延层的残余热应力及孪晶缺陷,改善外延层的晶体质量,同时可以提高MOS电容的抗击穿能力,降低漏电电流.     

激光合成Al_2O_3-WO_3系陶瓷中钨掺杂α-Al_2O_3相的研究──Ⅰ.钨对α-Al_2O_3晶格的掺杂方式

通过X射线衍射及激光拉曼光谱分析,对激光合成Al2O3-WO3系陶瓷中钨掺杂α-Al2O3相进行了深入研究,得出钨对α-Al2O3的掺杂是以替位铝形式进行的结论。     

双异质外延Si/Al_2O_3/Si薄膜制作的CMOS器件

报道了利用高真空 MOCVD外延生长 γ氧化铝的技术和利用 SOS CMOS的成熟工艺制作双异质外延 Si/ γ-Al2 O3/ Si单晶薄膜以及用其研制 Si/ γ- Al2 O3/ Si CMOS场效应晶体管、Si/ γ- Al2 O3/ Si CMOS集成电路的初步结果