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高Al组分的AlGaN外延材料的MOCVD生长研究
作 者: 杜阳
导 师: 李培咸
学 校: 西安电子科技大学
专 业: 材料物理与化学
关键词: 高Al组分 AlxGa1-xN 外延生长 MOCVD XRD表征
分类号: TN304.055
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 235次
引 用: 1次
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内容摘要
本论文通过MOCVD生长手段,通过一系列实际的生长和测试实验,在蓝宝石衬底上异质外延了高Al组分的AlxGa1-xN外延层,并且针对多种缓冲层技术下的成核层生长、脉冲缓冲层生长和超晶格缓冲层生长工艺,通过材料生长和材料表征两方面,研究了关键层结构中的关键工艺参数对AlxGa1-xN外延材料质量的影响,对关键的工艺参数进行了一系列的优化试验,制备出了高质量的AlN外延材料和高Al组份AlGaN外延材料。对不同Al组分含量的高Al组分AlxGa1-xN外延材料样品,采用XRD对其进行了结晶质量和Al组份的表征分析,测定了实际样品具体的Al组分含量,研究了不同Al组分含量的AlxGa1-xN外延层在实际的螺位错密度、刃位错密度和晶格常数方面的差异。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-7 第一章 绪论 7-13 1.1 GaN 基发光器件概述 7-8 1.2 GaN 基LED 在照明光源上的应用以及实现方法 8-12 1.2.1 GaN 基LED 在照明光源上的优势 8 1.2.2 GaN 基白光LED 的主要实现方法 8-10 1.2.3 其它白光LED 实现方法 10-12 1.3 本论文的研究内容和安排 12-13 第二章 GaN 材料特性以及GaN 基LED 发光原理 13-21 2.1 GaN 材料特性及基本参数 13-14 2.1.1 GaN 半导体材料的优势特性 13 2.1.2 GaN 材料晶体结构及基本参数 13-14 2.2 GaN 基LED 发光基本原理 14-19 2.2.1 材料发光的分类 14-15 2.2.2 半导体发光的一般机理 15-17 2.2.3 GaN 基半导体光电器件的优点 17-18 2.2.4 高Al 组分AlGaN 深紫外LED 材料 18-19 2.3 本章小结 19-21 第三章 异质外延GaN 晶体膜的生长机理 21-27 3.1 GaN 外延材料生长的基本方法 21-22 3.2 MOCVD 生长基本机理及设备 22-25 3.2.1 MOCVD 生长方法及其优点 22 3.2.2 GaN 异质外延衬底的选择 22-23 3.2.3 MOCVD 技术生长GaN 晶体薄膜的基本物理化学过程 23-24 3.2.4 实验所用MOCVD 设备 24-25 3.3 本章小结 25-27 第四章 高Al 组分AlGaN 晶体薄膜的表征和测试 27-33 4.1 Al 组分百分含量的表征方法 27-29 4.1.1 通过XRD 表征材料的Al 组分 27-28 4.1.2 通过透射谱计算材料Al 组分含量 28-29 4.2 基于XRD 的晶体参数以及结晶质量分析 29-31 4.2.1 摇摆曲线对晶体结晶质量的分析 30 4.2.2 通过XRD 对材料位错密度和晶格常数的表征 30-31 4.3 本章小结 31-33 第五章 高Al 组分AlGaN 外延生长及表征 33-49 5.1 低温AlN 成核层的生长优化 33-36 5.2 脉冲法AlN 缓冲层的生长对AlGaN 外延层的影响 36-43 5.2.1 脉冲时NH3 不同关断时间对外延层结晶质量的影响 37-38 5.2.2 脉冲次数对外延层结晶质量的影响 38-40 5.2.3 AlN 脉冲层不同TMA / NH3 流量比例的优化 40-43 5.3 AlGaN/AlN SLs 超晶格结构的生长对AlGaN 外延层的影响 43-48 5.3.1 超晶格周期数对AlGaN 外延层的影响 43-45 5.3.2 超晶格周期厚度对AlGaN 外延层的影响 45-47 5.3.3 超晶格AlGaN/Al 厚度比对AlGaN 外延层的影响 47-48 5.4 本章小结 48-49 第六章 不同Al 组分含量的AlGaN 外延层的表征 49-55 6.1 实验方案 49-50 6.2 实验结果与分析 50-53 6.2.1 摇摆曲线的测定和位错密度的计算 51 6.2.2 基于XRD 分析的Al 组份测算 51-52 6.2.3 外延材料表观晶格常数和应力情况的分析 52-53 6.3 本章小结 53-55 结论 55-57 致谢 57-59 参考文献 59-63 作者攻读硕士期间的研究成果和参加的科研项目 63-64
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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 材料 > 一般性问题 > 制取方法与设备 > 半导体薄膜技术
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