低温等离子体辅助MOCVD技术制备AlInN薄膜材料的生长及掺杂特性研究

批准号:
51072101
项目类别:
面上项目
资助金额:
38.0 万元
负责人:
计峰
依托单位:
学科分类:
E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
宗福建、马洪磊、栾彩娜、张锡健、李强、裴选、谭永亮、王晓晖、张雪
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中文摘要
AlInN材料在三元氮化物体系中具有最宽的带隙范围,并可与GaN构成晶格匹配的异质结结构。制备出高质量的AlInN薄膜对构建GaN基半导体器件具有重要意义;但高质量AlInN薄膜的制备甚为困难。本课题拟采用低温等离子体辅助MOCVD技术对全组分范围的AlInN薄膜的生长特性进行研究,以制备出不同组分的高质量AlInN薄膜;同时还将对AlInN薄膜的掺杂特性进行研究。本课题的基本设想是利用低温等离子体技术解决In原子在高温时并入效率降低、发生晶相分离,和Al原子在低温时迁移能力降低造成薄膜结晶质量下降的矛盾。在工艺方法上,拟首先进行AlN和InN薄膜的制备实验,研究不同种类衬底、反应室压强、源气比例、流量、衬底温度、等离子体功率等工艺参数与薄膜生长速率、薄膜组分以及结晶质量的关系;而后根据研究结果确定不同组分AlInN薄膜的制备工艺参数,以制备具有较高质量的AlInN薄膜。
英文摘要
高质量AlInN薄膜的制备在技术上具有较大的困难;根据本项目研究计划的要求,我们分别进行了以下几个方面的工作:.1. 采用MOCVD方法,以蓝宝石(0001)为衬底,在生长温度为700~1100℃,反应室压强为1.5~50Torr,NH3/TMAl流量比为200/1~4000/1的条件下,制备了一系列AlN薄膜。通过X射线衍射表征了薄膜的结构性质,结果表明,在生长温度900℃下得到的薄膜具有较好的结晶质量,温度过低时薄膜生长速率变慢,结晶质量差,温度过高时TMAl与NH3容易发生寄生反应,同样降低了生长速率。另外反应室压强过高也会使寄生反应加强,而低压强有利于增强Al原子的横向迁移率,使薄膜表面更加平整。不同的Ⅲ-Ⅴ族流量比也会对薄膜的生长造成一定的影响。.2. 采用MOCVD方法,以蓝宝石(0001)为衬底,生长温度为400~600℃,反应室压强为30Torr,NH3与TMIn流量比为15000/1~40000/1,制备了一系列InN薄膜。X射线衍射等测试结果显示,在500℃生长温度下得到的薄膜结晶质量较好,所制备的薄膜具有(002)面择优取向;PL谱及透射谱测量表明,薄膜的禁带宽度约为0.94eV;薄膜的霍尔迁移率为44 cm2/v s左右,载流子浓度在2.0143×1020/ cm3左右。.3. 采用MOCVD方法,以高纯三甲基铝为铝源,高纯三甲基铟为铟源,高纯NH3作为氮化剂,分别以蓝宝石(0001)及 GaN(002)外延薄膜为衬底,生长温度为700~900℃,反应室压强为1.5~50Torr,TMIn/TMAl+TMIn为0.1~0.8的条件下,制备了Al1-xInxN薄膜。XRD结果表明所制备的薄膜为多晶,属于纤锌矿结构,其晶格常数随着TMIn的增加而增大,薄膜的禁带宽度则随着TMIn的增加而减小。XPS结果显示随着生长温度升高,薄膜中In含量下降;薄膜的生长速率则随着In含量的增加而减慢。对GaN衬底的AlInN薄膜,前期氮化可提高In的并入效率;薄膜晶粒尺寸随In含量增加而增大,薄膜间应力减小,表面平整度增加,薄膜生长速率变大。.4. 采用射频等离子体辅助MOCVD方法在蓝宝石(0001)衬底上制备了AlN薄膜。采用XRD及SEM等研究了薄膜结构与等离子体放电的关系;结果表明,等离子体放电可使AlN薄膜的沉积温度降低,并有效提高AlN薄膜晶
期刊论文列表
专著列表
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DOI:--
发表时间:2012
期刊:Chinese Physics B
影响因子:1.7
作者:Zong Fu-Jian;
通讯作者:
Effects of reagent's rotational and vibrational excitations on reaction O(3P) + H2( = 0, 3, j = 0, 3, 5, 7, 9, 12, 15) OH + H
试剂旋转和振动激发对反应O(3P) H2(
DOI:--
发表时间:2012
期刊:Chinese Physics B
影响因子:1.7
作者:Zong Fu-Jian
通讯作者:Zong Fu-Jian
高质量氮化锌薄膜的制备及氮化锌薄膜晶体管的构建研究
- 批准号:51272134
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:计峰
- 依托单位:
p型二氧化锡薄膜的制备及其性质研究
- 批准号:50672053
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:32.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:计峰
- 依托单位:
国内基金
海外基金
