【摘 要】
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GaN作为第三代半导体材料,因其优良的特性,日益成为研究的热点,在微电子和光电子领域具有十分广阔的应用优势和发展前景.该论文采用电子回旋共振(ECR)微波等离子体辅助金属有
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GaN作为第三代半导体材料,因其优良的特性,日益成为研究的热点,在微电子和光电子领域具有十分广阔的应用优势和发展前景.该论文采用电子回旋共振(ECR)微波等离子体辅助金属有机物化学气相沉积(PAMOCVD)方法,以氮等离子体为氮源,研究了大晶格失配(14%)异质结GaN/A1<,2>O<,3>(0001)的低温(700℃)外延生长.为了释放因晶格失配产生的应力,以降低在GaN外延膜中引起的缺陷密度,我们对蓝宝石衬底采用了氢等离子体清洗、氮等离子体氮化以及低温生长缓冲层的方法.我们用X射线衍射(XRD)来表征晶体的结构,用原子力显微镜(AMF)来表征表面形貌.通过高能电子衍射仪(RHEED)、对实验结果进行分析比较,对GaN薄膜的清洗、氮化、缓冲层和外延生长实验参数进行了优化.XRD和AFM的结果表明,我们在蓝宝石衬底上获得了晶质良好的GaN薄膜.实验中采用了氢氮混合等离子体清洗的方法,提高了清洗的质量.文中讨论了氮化层的原子排列点阵相对于蓝宝石衬底(0001)面旋转了30°的机理;解释了在六方相的缓冲层上在较低温度下外延生长GaN的过程中出现立方相GaN的现象.另外,在分析实验流程的特点的基础上,对ESPD-U半导体薄膜生长实时监控系统作了改进.
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