论文部分内容阅读
由于InAlN材料在In含量为17.6%时,可以与GaN晶格实现的无应力状态的晶格匹配,因而受到了广泛的关注和研究。但是由于受到了In N和AlN材料特性差异、TMAl与NH3寄生反应等一系列问题的影响,使得如何生长出高质量的InAlN薄膜成为了一个国际性的难题。由西安电子科技大学提出的脉冲金属有机物化学气相淀积(PMOCVD)工艺方法便是为了解决这一难题而提出的,PMOCVD是指将三种源气体三甲基铟、三甲基铝和氨气以脉冲的形式分时段进入反应室中,以此方式来抑制预反应、提高原子在衬底表面的迁移能力,在InAlN的生长方面起到了很好的效果。基于计算流体力学理论和化学反应动力学理论,本文对PMOCVD生长In AlN的流体动力学行为和气相学反应进行了深入研究,重点对InAlN生长过程中的流体分布以及TMAl与NH3的气相化学反应机理进行了系统的仿真与分析。论文使用Gambit软件,建立了MOCVD反应室网格;使用FLUENT软件的UDF模块,对脉冲金属有机气相化学淀积的通入方式进行了设置;采用FLUENT软件,分别对连续流量的传统MOCVD生长InAlN和脉冲流量的PMOCVD生长InAlN进行仿真模拟,并对基座上方各物质的摩尔分布进行了对比分析;模拟结果表明,PMOCVD在降低预反应、提高材料质量方面有明显的优势。论文采用正交法,对PMOCVD生长InAlN的工艺进行了优化。通过正交法设计了模拟试验的正交计划,建立了正交表格,并对PMOCVD过程中的温度、压强以及TMIn脉冲宽度这三个工艺参数进行了方差和极差的分析和优化得到了生长InAlN的最优条件:933K、200torr、18s。与试验得到的结果基本一致。