可转移硅基氮化镓近紫外通信芯片

发布时间：2020-04-18 19:34

【摘要】：GaN作为第三代半导体材料,由于其优异的性能,受到人们的广泛关注。尤其是蓝光波段的发光二极管、激光器等,已经发展的相当成熟。因此,紫外波段的光电器件成了GaN基半导体材料研究的下一个热门方向。此外,为了应对越来越复杂的应用场景,传统的衬底上的外延生长不能满足越来越多的需求,衬底转移技术应运而生,为可穿戴智能芯片的发展提供了新的思路。本文主要研究近紫外波段的硅衬底氮化镓基通信芯片的材料生长和制备过程,研究近紫外通信系统中的各个环节,包括光源、信道和光接收器并通过仿真模拟光在光波导中的传输损耗。研究光刻工艺、刻蚀工艺、电子束蒸发工艺和退火工艺等制备流程中的主要工艺,并通过机械转移法将制备完成的近紫外通信芯片由硅衬底转移至玻璃衬底。之后,使用光学显微镜、场发射扫描电镜和原子力显微镜等设备对制备完成的芯片进行形貌分析,验证芯片的加工质量。通过测量器件的光电流、电致发光光谱和探测谱等表征芯片的光电性能,发现量子阱发光二极管在发光的同时也能探测光这一现象。最后通过信号发生器、示波器等设备测试芯片的通信性能和通信质量。
【图文】：

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就是其导热性很差，在对散热要求较高的大功率器件制造中，蓝宝石衬。由表 1-1 可以看出，SiC 衬底有着较小的晶格失配度和热失配率，导热料特性与 GaN 最为相似，就材料生长的角度来说，，是 GaN 基材料器件C 的价格十分昂贵，不能应用于商业化的大批量生产中。而 Si 衬底由于廉的价格，逐渐成为 GaN 电子器件商业化生产的不二之选。在 Si 衬底需要解决晶格失配和热失配高的问题，具体来说，是 Si 原子和 Ga 原子由于扩散产生的回熔问题和晶格失配热失配导致的应力调控问题。回熔生长过程中，Si 原子取代 N 原子直接与 Ga 原子形成 Ga-Si 化合物，影晶体质量。解决回熔问题的方法是在 Si 衬底与 GaN 晶体之间生长一有着良好的浸润性，且 Al 原子与 N 原子的结合性较强，能够阻止 Si 原。应力调控问题是外延生长中另一个难题，较高的晶格失配率导致在外延 1μm 时，会出现晶体的龟裂现象，严重影响晶体质量，其根本原因是 G处于较大的张应力下。因此，应力调控的原理是平衡外延层中受到的张

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图 1.2 MOCVD 生长过程示意图底上的外延生长过程就是衬底表面成核层的形成过程以及之同的衬底和 GaN 材料之间的晶格失配不同，因此在不同的衬aN 晶格失配较小的衬底上，生长模式为层-层生长模式，该模晶体呈层状一层一层向上生长，最后形成均匀平坦的外延结格失配较大时(例如 Si 衬底),生长模式为岛状生长模式。和层-延结构在衬底上生长速率不一致，这就导致在衬底表面形成结构继续生长，最终汇集，形成粗糙的表面外延。显然，岛，为了避免这种生长模式，可以先在衬底上生长二维浸润层[44-45]。物的欧姆接触
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN304;TN40

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