GaN生長(zhǎng)中氮化工藝及GaMnN薄膜生長(zhǎng)研究.pdf

1、GaN材料因?yàn)槠浣麕挾却?、電子漂移飽和速度高、介電常?shù)小、導(dǎo)熱性能好等特點(diǎn)，在微電子和光電子領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景。 在國(guó)家自然科學(xué)基金(自組裝GaN量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的ECR-PEMOCVD生長(zhǎng)及特性＃60476008)支持下，本論文在實(shí)驗(yàn)室自行研制的半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)裝置ESPD-U上，采用電子回旋共振(ECR)微波等離子體增強(qiáng)金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(PEMOCVD)方法，在藍(lán)寶石(Al2O3)襯底上摸索GaN異質(zhì)外延初

2、始生長(zhǎng)工藝，并且對(duì)氮化的工藝參數(shù)進(jìn)行選擇和優(yōu)化。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，以氮等離子體為氮源，以三乙基鎵(TEG)鎵源，在藍(lán)寶石(Al2O3)襯底上生長(zhǎng)GaN緩沖層。主要優(yōu)化了氮化溫度和氮?dú)饬髁康裙に噮?shù)。實(shí)驗(yàn)中采用了氫氮混合等離子體清洗的方法，提高了清洗的質(zhì)量。通過(guò)緩沖層的高能電子衍射圖(RHEED)的分析，對(duì)GaN的氮化工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。此外，我們采用X射線衍射(XRD)來(lái)表征緩沖層的結(jié)構(gòu)，用原子力顯微鏡(AFM)來(lái)表征緩沖層的表面形

3、貌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)優(yōu)化的工藝參數(shù)，我們?cè)谒{(lán)寶石襯底上獲得了晶質(zhì)良好的緩沖層。 利用ECR-PEMOCVD方法，采用二茂錳作為錳源，氮?dú)庾鳛榈?，三乙基?TEGa)作為鎵源，在藍(lán)寶(α-Al2O3)(0001)襯底上外延生長(zhǎng)出具有一定Mn含量且晶質(zhì)較好的GaMnN稀磁薄膜。通過(guò)XRD、AFM、RHEED、電子探針等分析手段對(duì)樣品進(jìn)行了分析。RHEED圖像呈現(xiàn)清晰的斑點(diǎn)狀點(diǎn)陣，表明GaMnN外延層為單晶，薄膜不是很平整，顯示出