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本文围绕GaN材料的金属有机物化学气相淀积(MOCVD)和横向外延过生长(LEO)展开,首先以常规的MOCVD两步生长法为切入点,并在此基础上进行了GaN材料的LEO生长研究。获得的主要研究结果包括: 通过对MOCVD反应室气流的理论分析和实验结果,并结合在实际气流中样品的稳定性问题,选择了合适的石墨基座参数。 由于用常规MOCVD法得到的GaN层是下一步LEO生长的基板,所以常规MOCVD生长的GaN材料质量对整个外延过程有着重要的影响。本文在大量实验的基础上,对所用的MOCVD生长工艺进行了优化,包括: 1.确立了合适的外延生长工艺流程; 2.找出了较理想的Al2O3衬底表面高温处理条件; 3.选择了合适的GaN缓冲层生长时间; 4.确立了较理想的GaN外延生长温度等条件。 在对常规MOCVD生长GaN材料的工艺进行优化的基础上,本文对用LEO技术生长GaN材料的两个重要方面,即选择生长和横向生长速率进行了实验分析和研究。结果表明: 1.作为LEO生长基板的GaN层,既要具有足够的表面平整度又要能提供 完整的晶体学表面,是实现选择生长的关键。 2.不同的图形方向对横向生长速率与纵向生长速率之比(L/V)有重要影 响,由于不同的图形方向会形成不同的侧面,从而使L/V比的差别很大。 与图形方向沿[1120]相比,当图形沿[1100]方向时,生长更易在侧面进 行,故可获得较高的L/V比。 通过选择合适的工艺条件,本文成功地实现了GaN材料的LEO外延生长。所得样品的X射线衍射半高峰宽,比用常规MOCVD法生长的样品减小了三分之一。