六方BN单晶材料的HVPE生长研究

批准号:
61306001
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
黄俊
依托单位:
学科分类:
F0401.半导体材料
结题年份:
2016
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
弓晓晶、樊英民、黄凯、吴东昌、刘宗亮、张竞存、朱国青
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中文摘要
六方氮化硼(h-BN)单晶是制备高性能石墨烯基电子器件的重要衬底材料,也是制备深紫外发光器件的基础材料。由于h-BN晶体有极高的熔点温度(约2800 ℃)和分解压,大尺寸高质量的h-BN晶体的获得至今仍是个难题。本项目拟利用氢化物气相外延(HVPE)法具备的高生长速率和适合大尺寸氮化物单晶生长的优势,采用特殊工艺技术生长h-BN单晶材料。我们将围绕上述思路,理论模拟与实验相结合,研究h-BN厚膜制备过程中的生长动力学过程,建立h-BN的HVPE生长动力学模型;深入研究h-BN中的缺陷控制技术,探究降低缺陷密度的有效途径;掌握h-BN单晶材料生长的关键技术,获得较高质量和较大尺寸的h-BN单晶厚膜材料,为我国发展新一代石墨烯基电子器件、h-BN基深紫外光电器件奠定基础。
英文摘要
Hexagonal boron nitride (h-BN) is a important substrate material for the fabrication of graphene-based electronic devices and basic material for the fabrication of deep ultraviolet optoelectronic devices. However, the fabrication of high-quality large-size h-BN crystal is still very difficult due to the high melting temperature (about 2800 ℃) and decompression pressure of h-BN. The proposed project will use hydride vapor phase epitaxy(HVPE)to grow single crystal h-BN by a special processing technologies, which can provide high growth rate and be suitable for large-size single crystal growth. Basing on the above ideas and using the association of experimental result and theoretical simulation, we will study the growth kinetics of h-BN thick films and establish of growth kinetics model for HVPE growth of h-BN. In addition, the project will also carry out an in-depth study of defects control technology in h-BN, explore an effective way to reduce the defect density, master key technology for the growth of hexagonal h-BN single crystal materials, to obtain a high quality and large-size h-BN single crystal thick-film materials for giving a great support for the development of new generation of graphene-based electronic devices and h-BN based deep ultraviolet optoelectronic devices of our country.
六方氮化硼(h-BN)单晶是制备高性能石墨烯基电子器件的重要衬底材料,也是制备深紫外发光器件的基础材料。由于h-BN晶体有极高的熔点温度(约2800 ℃)和分解压,大尺寸高质量的h-BN晶体的获得至今仍是个难题。本项目利用氢化物气相外延(HVPE)法在石墨衬底、蓝宝石衬底上生长了h-BN厚膜材料(十几微米到几百微米不等),并实现与衬底的自分离。结构表征表明,我们获得的h-BN材料的是沿着[0001]方向层状生长,但(0001)平面内存在着大量晶界,晶界是h-BN材料的主要缺陷。通过对生长工艺的探索,我们发现,在大氨气流量(高V/III)下可以获得半透明的h-BN厚膜,光学带隙大约在3.10 eV -3.35 eV之间,XRD(0002)面扫描的半高宽1.0度~1.7度之间。虽然h-BN的晶体质量还有待提高,但是通过本项目的研究,我们进一步完善了HVPE生长h-BN的设备,探索了2英寸半透明的h-BN厚膜的生长工艺,为进一步或获得更高质量和更大尺寸的h-BN单晶材料奠定了基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Identifying dislocations and stacking faults in GaN films by scanning transmission electron microscopy
通过扫描透射电子显微镜识别 GaN 薄膜中的位错和堆垛层错
DOI:10.1088/2053-1591/3/8/086401
发表时间:2016-08
期刊:Materials Research Express
影响因子:2.3
作者:Jicai Zhang;Jinping Zhang;Jianfeng Wang;Ke XU
通讯作者:Ke XU
Fabrication of crack-free AlN film on sapphire by hydride vapor phase epitaxy using an in situ etching method
原位刻蚀氢化物气相外延在蓝宝石上制备无裂纹 AlN 薄膜
DOI:10.7567/apex.9.045501
发表时间:2016
期刊:Applied Physics Express
影响因子:2.3
作者:Liu Xue-Hua;Zhang Ji-Cai;Su Xu-Jun;Huang Jun;Zheng Shu-Nan;Hu Yun-Yun;Ye Bin-Bin;Zhao Jing-Jing;Wang Jian-Feng;Zhang Jin-Ping;Xu Ke
通讯作者:Xu Ke
Reduction of threading dislocation density for AlN epilayer via a highly compressive-stressed buffer layer
通过高压应力缓冲层降低 AlN 外延层的穿透位错密度
DOI:10.1016/j.jcrysgro.2016.11.086
发表时间:2017-02
期刊:Journal of Crystal Growth
影响因子:1.8
作者:Ji cai Zhang;Wei Wang;Jian Feng wang;Ke Xu
通讯作者:Ke Xu
DOI:10.1186/1556-276x-9-649
发表时间:2014
期刊:Nanoscale research letters
影响因子:--
作者:Huang J;Xu K;Fan YM;Wang JF;Zhang JC;Ren GQ
通讯作者:Ren GQ
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