高質量氮化鋁晶體制備技術的分析.pdf

1、從半導體材料誕生至今，對于半導體器件的研究就從未停止過?，F(xiàn)在已經發(fā)展到第三代半導體，為了配合實施《關于汞的水俁公約》，將全面限制含汞產品的生產和使用。目前急需對汞源紫外線的替代產品的研究，所以第三代半導體AlN步入研究人員的視野并迅速成為紫外線設備的熱門材料。
　　本論文在較為全面的調查研究的基礎上總結了現(xiàn)有的AlN生產技術和深紫外激光器制作的難點，對深紫外激光器制作中高質量AlN晶體襯底的生長進行研究。并利用仿真軟件對AlN晶體

2、的生長進行計算。
　　首先，對AlN晶體PVT方式生長的初步過程進行計算。模型需要對現(xiàn)今制備中常用的Al極性AlN晶體(0001)表面進行建模，討論在PVT生長過程中，AlN蒸汽在表面上方的擴散以及表面結合?；诘谝恍栽淼挠嬎?，建立了AlN晶體(0001)表面上單一空位缺陷造成的單原子凸起的生長模型，分別模擬了不同的凸起原子對AlN蒸汽中的不同組分的結合以及擴散情況。并找到了AlN晶體生長中可能存在的最初生長過程。
　　隨

3、后，對宏觀的AlN晶體進行討論。在AlN晶體生長過程中最重要的就是生長過程和降溫過程。首先對坩堝進行了建模，獲得了可靠的溫度場數(shù)據(jù)。其次，在以該溫度場為前提的情況下對AlN晶體的降溫進行模擬，獲取了AlN晶體的內部溫度分布，可以獲得晶體內部不同區(qū)域的溫度梯度。在這之后，對降低溫度梯度的方式進行了仿真。逐漸形成了以SiC為過渡層的多層晶體生長結構。對得到的AlN-SiC晶體生長結構進行溫度場的仿真，從整體的溫度分布和中心線溫度分布兩個方面

4、進行了模擬，得到了不同參數(shù)條件下的溫度梯度，并以此為依據(jù)獲得了晶體內部的應力水平。這種多層晶體生長結構有效的解決了AlN晶體在降溫過程中應力水平過大的問題。
　　為了配合在宏觀AlN晶體中的研究，根據(jù)在降溫過程中設計的AlN-SiC多層結構對現(xiàn)有的PVT生長設備結構進行改進。以尋求一個能在PVT的生長過程中完成多種材料多層結構制備的設備。通過閱讀一些文獻，得出了采用生長條件控制的方式實現(xiàn)多層結構的生長。在新坩堝的結構設計完成之后，