HVPE法制備高質量GaN單晶研究.pdf

1、氮化鎵（GaN）是第三代寬禁帶半導體材料研究中的熱點。在光學性質方面，氮化鎵材料為直接帶隙，禁帶寬度為3.4eV，其合金帶隙覆蓋了從紅色到紫色的光譜范圍，尤其適合在紫外、藍光器件方面的應用；在物理化學性質方面，GaN具有化學穩(wěn)定性好、不易被腐蝕，熔化溫度高、熱傳導性能優(yōu)良、抗輻射等優(yōu)點；在電學性質方面，GaN具有很高的擊穿電壓和電子遷移率，且介電常數低，決定了氮化鎵器件將具有很高的性能。這些優(yōu)點使氮化鎵在光電子、微電子器件領域具有重要的

2、應用潛力。
　　本文首先對GaN材料的發(fā)展、常用襯底、主要表征手段進行了綜述介紹，進而對在藍寶石襯底上氫化物氣相外延（HVPE）法生長GaN進行了工藝研究，研究內容包括高質量厚層GaN單晶生長工藝研究、降低生長GaN單晶層彎曲度研究以及襯底分離技術研究。主要研究成果如下：
　　（1）通過選用不同掩膜圖形開展試驗研究，確定了條形掩膜圖形更利于初期掩膜長合，可有效抑制位錯延伸，對降低位錯密度效果明顯。
　?。?）通過V/I

3、II比例、生長溫度、生長壓力、載氣等生長工藝參數的調節(jié)，分析各參數對晶體質量、晶片彎曲的影響，最終生長出厚度大于60μm、表面光滑無坑，位錯密度在106cm-2以下，表面粗糙度Ra（2μmx2μm）在0.1nm以下的厚層GaN基片。
　?。?）生長出厚度大于300μm超厚層GaN基片，采用激光剝離技術進行襯底去除，通過試驗結果驗證，詳細介紹了影響激光分離的因素，最終獲得完整2英寸自支撐GaN單晶襯底材料。
　?。?）采用插入