HVPE方法制備GaN襯底材料的研究.pdf

1、　　GaN材料的制備是現(xiàn)在半導體方面研究的熱點,對于其制備過程的研究,主要有兩種途徑：一、實驗研究,這是目前主要的研究方法。二、計算機模擬,這種方法以省時省力、保護環(huán)境等諸多優(yōu)點正受到廣泛應用。本文正是依據(jù)計算機流體動力學原理,采用有限元分析軟件,以自行設計的水平熱壁式 HVPE 系統(tǒng)為模型,對不同條件下 GaN 襯底材料的制備進行了數(shù)值模擬研究。
　　首先對反應室內(nèi)的配置進行了設計優(yōu)化。文中采用固定變量法,分別改變 GaCl

2、管道噴口到襯底表面的高度h、GaCl管道噴頭左邊緣到襯底邊緣的距離L1和NH3管道出口到襯底邊緣的距離L2,通過觀察分析這些值變化時對反應區(qū)流場、濃度場的影響來確定反應室的配置,根據(jù)結果選定h的范圍為10-15mm,L1的范圍為35-45mm,L2的范圍為40-60mm。
　　根據(jù)反應室配置優(yōu)化的模擬結果,最終選定h=12mm、L1=40mm、L2=40mm作為以下研究的模型,然后改變幾種反應參數(shù),通過觀察相應的反應區(qū)內(nèi)流場、G

3、aN沉積率的變化情況,得到對這些反應參數(shù)最優(yōu)值的選取規(guī)律：反應室內(nèi)主要有主載氣、NH3水平向右與GaCl從出氣口向下這兩個來流方向,根據(jù)分析可知,這兩個方向的流速必需保持一定的差值,才能使襯底上方流動處于層流穩(wěn)態(tài),同時又保證GaN在表面分布均勻。即在固定GaCl流速以后,總水平流速就可通過計算選取最優(yōu)值了。為了保證GaN有較大的沉積率,使生長速度較快,水平流動中NH3的含量要與GaCl的量相匹配,為了較大程度避免預反應,主載氣的流速也不