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Si基外延GaN中缺陷的腐蚀研究

赵丽伟 , 刘彩池 , 滕晓云 , 朱军山 , 郝秋艳 , 孙世龙 , 王海云 , , 胡家辉 , 冯玉春 , 郭宝平

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2005.06.019

本文采用KOH:H2O=3:20~1:25(质量比)的KOH溶液,对Si基外延GaN进行湿法腐蚀.腐蚀后用扫描电子显微镜(SEM)观察,GaN面出现了六角腐蚀坑,它是外延层中的位错露头,密度约108/cm2.腐蚀坑的密度随腐蚀时间延长而增加,说明GaN外延生长过程中位错密度是逐渐降低的,部分位错因相互作用而终止于GaN体内.观察缺陷腐蚀形貌还发现,接近裂纹处腐蚀坑的密度要高于远离裂纹处腐蚀坑的密度,围绕裂纹有许多由裂纹引起的位错.腐蚀坑的密度可以很好地反映GaN晶体的质量.晶体质量较差的GaN片,腐蚀后其六角腐蚀坑的密度高.

关键词: GaN , 湿法腐蚀 , 六角腐蚀坑 , SEM

半绝缘砷化镓晶片中碳的微区分布

, 杨新荣 , 郭华锋 , 唐蕾 , 刘彩池 , 王海云 , 魏欣

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2004.03.026

通过化学腐蚀(AB腐蚀液)、金相显微镜观察、透射电镜(TEM)及能谱分析(EDX),对LEC法生产的半绝缘砷化镓( SI-GaAs)单晶中碳的微区分布进行了分析.其结果表明: 碳的微区分布与晶片中位错密度及分布存在对应关系.高密度位错区位错形成胞状结构,该结构的胞壁区碳含量高,近胞壁区次之,剥光区碳含量低于检测限.

关键词: SI-GaAs , 位错 , 碳含量 , 能谱分析

半绝缘砷化镓(SI-GaAs)单晶中的微缺陷的研究

王海云 , 张春玲 , 唐蕾 , 刘彩池 , 申玉田 , , 覃道志

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2004.03.027

砷化镓(GaAs)为第二代半导体材料,GaAs衬底质量直接影响器件性能.利用JEM-2002透射电子显微镜(TEM)及其主要附件X射线能量散射谱仪(EDXA),对半绝缘砷化镓(SI-GaAs)单晶中微缺陷进行了研究.发现SI-GaAs单晶中的微缺陷包含有富镓沉淀、富砷沉淀、砷沉淀、 GaAs多晶颗粒和小位错回线等.还分析了微缺陷的形成机制.

关键词: SI-GaAs , 微缺陷 , 小位错回线 , 沉淀成核中心

垂直磁场条件下锗熔体粘度的测量

张雯 ,

材料导报

设计制作了由永磁材料构成的,能提供均匀磁场的环形磁场.在锗熔体范围内引入此磁场提供的垂直磁场.采用旋转转子法,测定了不同温度不同磁场强度条件下锗熔体的粘度.结果表明,不同的条件下,锗熔体的粘度有不同程度的降低.粘度降低的原因,可以用磁场对运动带电粒子的作用来解释.

关键词: 垂直磁场 , 锗熔体 , 旋转转子法 , 粘度

双缓冲层法在硅上外延生长GaN研究

朱军山 , 胡加辉 , , 刘彩池 , 冯玉春 , 郭宝平

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2005.02.024

利用金属有机物化学金相沉积MOCVD在Si(111)衬底上, 以高温AlN和低温GaN为缓冲层生长的GaN薄膜, 得到GaN(0002)和(10-12)的双晶X射线衍射(DCXRD)半高宽(FWHM)分别为721和840 s.采用高分辨率 DCXRD, 扫描电子显微镜(SEM)分析.结果表明, 以1040 ℃生长的AlN缓冲层能防止Ga与Si反应形成无定形的Si-Ga结构, 是后续生长的"模板".低温的GaN缓冲层可有效减低外延层的缺陷.DCXRD测得的FWHM为0.21, GaN峰强达7 K.

关键词: Si(111) , GaN , 金属有机物化学气相沉积(MOCVD) , 双晶X射线衍射(DCXRD)

LEC SI-GaAs中AB微缺陷和它对MESFET跨导性能的影响

, 付生辉 , 刘彩池 , 王海云 , 魏欣 , 郝景臣

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2004.03.025

用AB腐蚀液对SI-GaAs晶片进行AB微缺陷显示 (AB微缺陷密度AB-EPD: 103~104 cm-2量级) ,用KOH腐蚀液显示位错(位错密度EPD: 104 cm-2量级),发现衬底上的位错对器件跨导没有明显的影响,而用AB腐蚀液显示的AB微缺陷对器件性能及均匀性有明确的影响: 低AB-EPD的片子跨导大; 高AB-EPD的片子跨导小.AB-EPD有一临界值,当AB-EPD高于此值时,跨导陡然下降.另外,还利用扫描光致发光光谱(PL mapping) 对衬底进行了测量,得出了与上述结果相符的结果.

关键词: LEC SI-GaAs , AB-EPD , 跨导 , 衬底 , 位错 , PLmapping , 临界值

非掺半绝缘砷化镓中的杂质与微缺陷

孙卫忠 , 牛新环 , 王海云 , 刘彩池 ,

稀有金属材料与工程

用化学腐蚀法、金相显微观察、透射电镜(TEM)、电子探针X射线微区分析(EPMA)和扫描电镜能谱分析(EDX)等手段,对φ76 mm非掺杂(ND)半绝缘砷化镓(SI-GaAs)单晶中微缺陷、碳的微区分布进行了分析.结果表明:在晶体周边区域,由高密度位错运动和反应形成胞状结构,该胞状结构的本质就是晶体结晶时形成的小角度晶界,且位错与微缺陷有强烈的相互作用:杂质碳在胞壁、近胞壁和完整区的含量依次降低,存在条纹分布.

关键词: SI-GaAs , 微缺陷 , 位错 , AB腐蚀 , 杂质碳

Si(111)外延GaN的表面形貌及形成机理研究

朱军山 , , 刘彩池 , 赵丽伟 , 滕晓云

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2005.06.038

用高温AlN作缓冲层在Si(111)上外延生长出GaN薄膜.通过对薄膜表面扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)的分析,确定缓冲层对外延层形貌的影响,分析解释了表面形貌中凹坑的形成及缓冲层生长温度对凹坑的影响.结果表明:温度的高低通过影响缓冲层初始成核密度和成核尺寸来影响外延层表面形貌.

关键词: Si(111) , GaN , MOCVD , DCXRD

缓冲层温度对Si(111)上GaN表面形貌影响

朱军山 , 赵丽伟 , 孙世龙 , 滕晓云 , 刘彩池 ,

液晶与显示 doi:10.3969/j.issn.1007-2780.2006.01.002

用不同温度的AlN缓冲层在Si(111)衬底上外延GaN薄膜.通过对薄膜表面扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)的分析,研究了缓冲层生长温度对外延层表面形貌的影响, 分析解释了表面形貌中凹坑的形成及缓冲层生长温度对凹坑的影响. 结果表明:缓冲层生长温度通过影响缓冲层初始成核密度和成核尺寸来影响外延层表面形貌.较低温度下的AlN缓冲层,在衬底表面形成的成核颗粒因温度太低,无法运动到相邻的颗粒而结合成大的成核颗粒,因此成核密度高,成核尺寸小;高温生长的AlN缓冲层,成核颗粒有足够的能量运动到相邻的成核颗粒,因此使成核颗粒的尺寸增大,成核密度低.这种初始成核密度和尺寸的不同,造成外延层形貌的差异,如表面形貌中凹坑的密度和大小就是受初始成核的直接影响. 通过实验和分析,提出了外延生长的物理模型.

关键词: GaN , Si(111) , 缓冲层 , 表面形貌

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