氮化鋁薄膜生長動(dòng)力學(xué)模型與模擬研究.pdf

1、Al N材料以其高禁帶寬度、擊穿電場強(qiáng)、熱導(dǎo)率高和高紫外透過率等優(yōu)越的物理、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，在大功率器件、耐高壓器件、高溫器件和紫外光電器件等領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。雖然MOCVD方法是生長高質(zhì)量AlN薄膜的主流技術(shù)，但其生長動(dòng)力學(xué)機(jī)理與生長模型等理論研究遠(yuǎn)落后生長實(shí)驗(yàn)研究。
　　基于Grove理論和KMC方法，本文進(jìn)行了MOCVD生長AlN薄膜的動(dòng)力學(xué)模型建立與模擬研究，并將模型模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行了對(duì)比，模型對(duì)于實(shí)際工藝生

2、長具有指導(dǎo)意義。
　　基于MOCVD技術(shù)生長AlN薄膜的生長工藝、生長特性和生長動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，本論文對(duì)反應(yīng)前軀體 TMAl和 NH3的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和氣相輸運(yùn)過程進(jìn)行了系統(tǒng)地分析研究，深入理解了各條反應(yīng)路徑對(duì)于最終薄膜生長的影響。
　　基于 AlN生長特性和反應(yīng)機(jī)理的研究分析結(jié)果，本論文采用Grove理論，研究建立了MOCVD生長AlN薄膜的生長速率模型，根據(jù)AlN的生長特性，計(jì)算并確定了氣相輸運(yùn)系數(shù)hg、表面反應(yīng)速率常數(shù)ks、

3、單位薄膜生長所需分子數(shù)等模型參數(shù)；基于該模型，進(jìn)行了不同溫度(523K-1223K)下和不同壓強(qiáng)(0Pa-2240Pa)下AlN生長速率模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；對(duì)比結(jié)果表明，該模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分吻合：不同溫度下生長速率模型的平均誤差為8.63％，不同壓強(qiáng)下生長速率模型的平均誤差為8.03％。
　　采用動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛(KMC)算法，本論文對(duì)MOCVD工藝生長AlN薄膜的生長動(dòng)力學(xué)及表面形貌進(jìn)行了模擬研究。根據(jù) AlN的結(jié)構(gòu)和生長特性