gan薄膜及纳米棒制备和表征

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1、浙江大学工学硕士学位论文GaN薄膜和纳米棒的制备和表征作者：杨志祥专业：材料物理与化学导师：叶志镇教授浙江大学材料科学与工程学系2006年3月浙扛大学硕十学位论文GaN薄膜及纳米棒的制各和表征摘要近年来，宽禁带半导体材料GaN在短波长发光器件、光探测器件以及抗辐射、高频和大功率电子器件方面的广阔应用前景而备受关注，生长出高质量的GaN材料是研究开发GaN基器件的基本前提条件。目前氮化镓基器件大多数制作在蓝宝石上。然而，由于蓝宝石衬底自身绝缘且硬度大、器件工艺复杂、制作成本费用高，且由于它导热性能差，不利于大功率器件的制作，硅衬底则可以弥补这些不足。因此，开展si基上的G

2、aN薄膜材料的外延生长意义重大。本论文在系统总结了国内外GaN材料制备与器件工艺的研究历史、现状基础上，利用自行设计并制造的MOCVD系统，对硅基GaN的外延生长和特性进行了研究，同时也用催化法制备了GaN纳米棒，并对其生长机理进行了探讨。通过多种测试手段和理论分析，取得了一些阶段性成果：1．分别采用低温、高温／kiN缓冲层生长GaN薄膜。研究了高低温缓冲层、缓冲层的厚度，V／III以及载气的成份对GaN薄膜质量的的影响，采用170nm厚度的高温舢N作为缓冲层制得了结晶质量很好的无裂纹GaN薄膜。2．利用催化剂辅助的气相沉积反应成功地制备出氮化镓纳米棒低维结构，使用XR

3、D、SEM、EDS、TEM、SAED、PL等对产物进行了结构表征和光学性质研究。结果表明：产物是六方纤锌矿型GaN，纳米棒直径50～150nm，长达几微米，前部呈针尖状。针对纳米棒的形状特点，从反应动力学分析了可能的成因。浙江人学硕士学位论立GaN薄膜及纳米棒的制各和表征AbstractInrecentyears，GalliumNitrideasawidebandgapsemiconductorhasattractedmoreandmoreattentionmainlyduetoitspromisingapplicationsinshort-wavelight-emit

4、tingdevices，photodetectors，aswellasanti-radiation，hiighfrequencyand蜘ghpowerelectronicdevices．ThegrowthofhighqualityGaNcrystalisthepremiseforthedevelopmentofGaN-baseddevices．Atpresent，MostofGaN-baseddevicesarefabricatedonsapphire．HoweveLservedassubstratesapphirehasmanydisadvantagestothede

5、vicefabricationprocesses，suchasinsulatingnature，hardtocleave．Silicon，asthemostimportantsemiconductormaterial，shouldbeanotherpromisingsubstrateforGaNbecauseofitsavailableinlargersize，lowercostandconductive．Therefore，theinvestigationofGaNepitaxyonsiliconisofextremepracticalimportance．Inthi

6、sthesis，wefirstpresentedacomprehensivereviewoftheresearchhistoryandcurrentstatusofGaNmaterialpreparationandGaN-baseddevicesprocessing．OnthebasisofourMOCVDsystem，weconductedadetailedstudyofGaNepitaxyonsiliconsubstrate，andwealsostudiedmechanismofGaNnanotubegrowth．Theobtainedresultsareasthe

7、following：(1)Usinglow—temperatureandhightemperatureAINasthebufferlayersrespectively,westudiedthequalityofGaNfilmsrelatedtothebufferlayer’sgrowthtemperature，thickness，V／lllandthecompositionofcarriergas．Weobtainedhigh—qualityGaNfilmscracklessusing170nmhigh—temperatureAINast