GaN体单晶的氨热法生长及物性研究

发布时间：2021-05-16 04:05

　　氮化镓（GaN）体单晶为制作高性能GaN基器件提供高质量、大尺寸、任意取向的单晶衬底材料。氨热法由于具有近热力学平衡条件下生长、易规模放大等优点,被认为是一种能够实现GaN体单晶产业化的生长技术。本论文围绕氨热法生长GaN体单晶设备及晶体生长特性展开研究,采用自主搭建的氨热生长系统,优选矿化剂,获得了高质量GaN体单晶,并研究了不同极性面籽晶生长特性,主要研究内容如下:1、自主搭建氨热生长系统。该系统生长温度能够达到600℃,生长压力可以达到300MPa,并通过计算模拟和实验相结合,设计了挡板开孔率及籽晶架结构,优化了高压釜内部温场、流场。系统压力偏差低至0.5MPa/d,验证了设备的稳定性和可靠性。本工作为氨热法法生长GaN体单晶的研究,提供了可靠的保障。2、矿化剂优选及点缺陷研究。探索了酸性矿化剂NH4Cl生长GaN体单晶及其存在的对高压釜腐蚀问题。研究了添加碱性矿化剂KNH2生长GaN体单晶,经过实验条件的优化,实现了高质量c面、非极性和半极性面GaN体单晶的生长,并研究了添加半密封内衬及退火处理对点缺陷的影响。添加半封闭内衬研究结果表明,短周期生长过程中,添加半封闭内衬有效降低... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：106 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 Ⅲ族氮化物材料及器件的研究意义
    1.2 GaN材料的特性
    1.3 GaN单晶衬底的优势
    1.4 GaN体单晶生长技术难点
    1.5 论文研究思路及主要工作
第2章 GaN体单晶生长技术及测试方法
    2.1 HVPE法生长技术
        2.1.1 HVPE法技术特点
        2.1.2 HVPE法生长GaN体单晶的进展
    2.2 高压溶液法生长技术
        2.2.1 高压溶液法技术特点
        2.2.2 高压溶液法生长GaN体单晶进展
    2.3 助熔剂法生长技术
        2.3.1 助熔剂法技术特点
        2.3.2 助熔剂法生长GaN体单晶进展
    2.4 氨热法生长技术
        2.4.1 氨热法技术特点
        2.4.2 氨热法生长GaN体单晶进展
    2.5 GaN体单晶不同生长方法对比
    2.6 材料表征方法
    2.7 本章小结
第3章 氨热法生长系统搭建与GaN体单晶生长探索
    3.1 氨热法设备国际发展现状
    3.2 氨热法GaN体单晶生长设备研制
    3.3 氨热法生长过程的温场、流场模拟
    3.4 设备压力稳定性验证
    3.5 氨热法生长GaN的热力学过程
    3.6 氨热法生长GaN的矿化剂优选
        3.6.1 酸性矿化剂探索
        3.6.2 碱性矿化剂KNH_2
        3.6.3 KNH2矿化剂体系生长GaN体单晶
        3.6.4 氨热法GaN体单晶点缺陷研究
    3.7 本章小结
第4章 氨热法GaN体单晶生长习性研究
    4.1 引言
    4.2 实验方法
    4.3 实验结果与分析
    4.4 本章小结
第5章 氨热法GaN体单晶应力分布研究
    5.1 引言
    5.2 实验方法
    5.3 实验结果与分析
    5.4 本章小结
第6章 氨热法GaN体单晶侧向生长研究
    6.1 引言
    6.2 氨热法GaN侧向生长应用
    6.3 侧向生长区域的杂质浓度分布及其影响
    6.4 实验方法
    6.5 实验结果与分析
    6.6 本章小结
第7章 全文总结及展望
    7.1 全文总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3188937