合成氮化鎵leiming課件

CompanyLogoOUTLINE1基本介紹.3氮化鎵材料的生長(zhǎng)2GaN的應(yīng)用CompanyLogoOUTLINE1基本介紹.3氮化鎵1CompanyLogo1.釋義絡(luò)合物1微晶2CompanyLogowww.themegallery.c2CompanyLogo1.氮化鎵這是一種具有較大禁帶寬度的半導(dǎo)體，屬于所謂寬禁帶半導(dǎo)體之列。它是微波功率晶體管的優(yōu)良材料，也是藍(lán)色光發(fā)光器件中的一種具有重要應(yīng)用價(jià)值的半導(dǎo)體。種植在（100）-硅晶圓上的氮化鎵晶體管CompanyLogowww.themegallery.c3CompanyLogo1.氮化鎵的特性導(dǎo)帶底在Γ點(diǎn)，與導(dǎo)帶的其他能谷之間能量差大GaN易與AlN、InN等構(gòu)成混晶能制成各種異質(zhì)結(jié)構(gòu)晶格對(duì)稱性比較低，具有很強(qiáng)的壓電性和鐵電性禁帶寬度大（3.4eV），熱導(dǎo)率高（1.3W/cm-K電子飽和漂移速度高良好的化學(xué)穩(wěn)定性理論上電光、光電轉(zhuǎn)換效率最高的材料體系，并可以成為制備寬波譜、高功率、高效率的微電子、電力電子、光電子等器件的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。CompanyLogowww.themegallery.c4CompanyLogo2.氮化鎵的應(yīng)用氮化鎵砷化鎵硅應(yīng)用于光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應(yīng)用到于光纖通訊，主要解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題主要解決數(shù)據(jù)運(yùn)算、存儲(chǔ)的問(wèn)題CompanyLogowww.themegallery.c5CompanyLogo2.氮化鎵的應(yīng)用CompanyLogowww.themegallery.c6CompanyLogo2.氮化鎵的應(yīng)用藍(lán)光LED照明理想的短波長(zhǎng)發(fā)光器件2.

DVD中的藍(lán)光激光器高密度存儲(chǔ)3.紫外探測(cè)器件4.醫(yī)學(xué)造影——如拍攝X光片的設(shè)備中減少輻射5.太陽(yáng)能電池極高的光電轉(zhuǎn)換能力CompanyLogowww.themegallery.c7CompanyLogo3.氮化鎵材料的生長(zhǎng)GaN材料的生長(zhǎng)是在高溫下，通過(guò)TMGa分解出的Ga與NH3的化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，其可逆的反應(yīng)方程式為：Ga+NH3=GaN+3/2H2

生長(zhǎng)GaN需要一定的生長(zhǎng)溫度，且需要一定的NH3分壓。人們通常采用的方法有常規(guī)MOCVD(包括APMOCVD、LPMOCVD)、等離子體增強(qiáng)MOCVD（PE—MOCVD）和電子回旋共振輔助MBE等CompanyLogo3.氮化鎵材料的生長(zhǎng)GaN材料的生長(zhǎng)8CompanyLogo3.氮化鎵材料的生長(zhǎng)

MOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition)金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積，另稱MOVPE金屬有機(jī)物氣相外延生長(zhǎng).MOCVD法用III族元素的有機(jī)化合物和V族元素的氫化物作為原材料，通過(guò)氫氣或氮?dú)獾容d運(yùn)氣體帶入反應(yīng)室在高溫加熱的襯底上外延成化合物單晶薄膜。反應(yīng)時(shí)的關(guān)鍵是避免有機(jī)分子中的C沉積下來(lái)污染樣品。CompanyLogowww.themegallery.c9CompanyLogoGaN外延生長(zhǎng)流程

要想生長(zhǎng)出完美的GaN，存在兩個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題一如何能避免NH3和TMGa的強(qiáng)烈寄生反應(yīng)，使兩反應(yīng)物比較完全地沉積于藍(lán)寶石和Si襯底上設(shè)計(jì)了多種氣流模型和多種形式的反應(yīng)器，最后終于摸索出獨(dú)特的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)器TMGa管道與襯底的距離，在襯底上生長(zhǎng)出了GaN。同時(shí)為了確保GaN的質(zhì)量及重復(fù)性，采用硅基座作為加熱體，防止了高溫下NH3和石墨在高溫下的劇烈反應(yīng)。二是怎樣生長(zhǎng)完美的單晶。采用常規(guī)兩步生長(zhǎng)法，經(jīng)過(guò)高溫處理的藍(lán)寶石材料，在550℃，首先生長(zhǎng)250A0左右的GaN緩沖層，而后在1050℃生長(zhǎng)完美的GaN單晶材料CompanyLogowww.themegallery.c10CompanyLogo標(biāo)準(zhǔn)GaN外延生長(zhǎng)流程

CompanyLogowww.themegallery.c11CompanyLogoGaN器件制造中的主要問(wèn)題

因?yàn)镚aN是寬禁帶半導(dǎo)體，極性太大，則較難以通過(guò)高摻雜來(lái)獲得較好的金屬-半導(dǎo)體的歐姆接觸，這是GaN器件制造中的一個(gè)難題，故GaN器件性能的好壞往往與歐姆接觸的制作結(jié)果有關(guān)。現(xiàn)在比較好的一種解決辦法就是采用異質(zhì)結(jié)，首先讓禁帶寬度逐漸過(guò)渡到較小一些，然后再采用高摻雜來(lái)實(shí)現(xiàn)歐姆接觸，但這種工藝較復(fù)雜?？傊?，歐姆接觸是GaN器件制造中需要很好解決的一個(gè)主要問(wèn)題CompanyLogowww.themegallery.c12精品課件！精品課件！13精品課件！精品課件！14謝謝謝謝CompanyLogoOUTLINE1基本介紹.3氮化鎵材料的生長(zhǎng)2GaN的應(yīng)用CompanyLogoOUTLINE1基本介紹.3氮化鎵16CompanyLogo1.釋義絡(luò)合物1微晶2CompanyLogowww.themegallery.c17CompanyLogo1.氮化鎵這是一種具有較大禁帶寬度的半導(dǎo)體，屬于所謂寬禁帶半導(dǎo)體之列。它是微波功率晶體管的優(yōu)良材料，也是藍(lán)色光發(fā)光器件中的一種具有重要應(yīng)用價(jià)值的半導(dǎo)體。種植在（100）-硅晶圓上的氮化鎵晶體管CompanyLogowww.themegallery.c18CompanyLogo1.氮化鎵的特性導(dǎo)帶底在Γ點(diǎn)，與導(dǎo)帶的其他能谷之間能量差大GaN易與AlN、InN等構(gòu)成混晶能制成各種異質(zhì)結(jié)構(gòu)晶格對(duì)稱性比較低，具有很強(qiáng)的壓電性和鐵電性禁帶寬度大（3.4eV），熱導(dǎo)率高（1.3W/cm-K電子飽和漂移速度高良好的化學(xué)穩(wěn)定性理論上電光、光電轉(zhuǎn)換效率最高的材料體系，并可以成為制備寬波譜、高功率、高效率的微電子、電力電子、光電子等器件的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。CompanyLogowww.themegallery.c19CompanyLogo2.氮化鎵的應(yīng)用氮化鎵砷化鎵硅應(yīng)用于光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應(yīng)用到于光纖通訊，主要解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題主要解決數(shù)據(jù)運(yùn)算、存儲(chǔ)的問(wèn)題CompanyLogowww.themegallery.c20CompanyLogo2.氮化鎵的應(yīng)用CompanyLogowww.themegallery.c21CompanyLogo2.氮化鎵的應(yīng)用藍(lán)光LED照明理想的短波長(zhǎng)發(fā)光器件2.

DVD中的藍(lán)光激光器高密度存儲(chǔ)3.紫外探測(cè)器件4.醫(yī)學(xué)造影——如拍攝X光片的設(shè)備中減少輻射5.太陽(yáng)能電池極高的光電轉(zhuǎn)換能力CompanyLogowww.themegallery.c22CompanyLogo3.氮化鎵材料的生長(zhǎng)GaN材料的生長(zhǎng)是在高溫下，通過(guò)TMGa分解出的Ga與NH3的化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，其可逆的反應(yīng)方程式為：Ga+NH3=GaN+3/2H2

生長(zhǎng)GaN需要一定的生長(zhǎng)溫度，且需要一定的NH3分壓。人們通常采用的方法有常規(guī)MOCVD(包括APMOCVD、LPMOCVD)、等離子體增強(qiáng)MOCVD（PE—MOCVD）和電子回旋共振輔助MBE等CompanyLogo3.氮化鎵材料的生長(zhǎng)GaN材料的生長(zhǎng)23CompanyLogo3.氮化鎵材料的生長(zhǎng)

MOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition)金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積，另稱MOVPE金屬有機(jī)物氣相外延生長(zhǎng).MOCVD法用III族元素的有機(jī)化合物和V族元素的氫化物作為原材料，通過(guò)氫氣或氮?dú)獾容d運(yùn)氣體帶入反應(yīng)室在高溫加熱的襯底上外延成化合物單晶薄膜。反應(yīng)時(shí)的關(guān)鍵是避免有機(jī)分子中的C沉積下來(lái)污染樣品。CompanyLogowww.themegallery.c24CompanyLogoGaN外延生長(zhǎng)流程

要想生長(zhǎng)出完美的GaN，存在兩個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題一如何能避免NH3和TMGa的強(qiáng)烈寄生反應(yīng)，使兩反應(yīng)物比較完全地沉積于藍(lán)寶石和Si襯底上設(shè)計(jì)了多種氣流模型和多種形式的反應(yīng)器，最后終于摸索出獨(dú)特的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)器TMGa管道與襯底的距離，在襯底上生長(zhǎng)出了GaN。同時(shí)為了確保GaN的質(zhì)量及重復(fù)性，采用硅基座作為加熱體，防止了高溫下NH3和石墨在高溫下的劇烈反應(yīng)。二是怎樣生長(zhǎng)完美的單晶。采用常規(guī)兩步生長(zhǎng)法，經(jīng)過(guò)高溫處理的藍(lán)寶石材料，在550℃，首先生長(zhǎng)250A0左右的GaN緩沖層，而后在1050℃生長(zhǎng)完美的GaN單晶材料CompanyLogowww.themegallery.c25CompanyLogo標(biāo)準(zhǔn)GaN外延生長(zhǎng)流程

CompanyLogowww.themegallery.c26CompanyLogoGaN器件制造中的主要問(wèn)題

因?yàn)镚aN是寬禁帶半導(dǎo)體，極性太大，則較難以通過(guò)高摻雜來(lái)獲得較好的金屬-半導(dǎo)體的歐姆接觸，這是