氨热法GaN单晶生长的位错密度演变研究

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作者 夏政辉 李腾坤 +6 位作者 任国强 解凯贺 卢文浩 李韶哲 郑树楠 高晓冬 徐科 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第3期480-486,共7页

氮化镓单晶具有高击穿电压、直接带隙、高饱和电子漂移速率、良好的化学稳定性等特性,在光电子器件和大功率电子器件中有广泛的应用。然而异质外延氮化镓会产生高位错密度,限制了氮化镓基器件的性能发挥。本研究以HVPE-GaN为籽晶,采用... 氮化镓单晶具有高击穿电压、直接带隙、高饱和电子漂移速率、良好的化学稳定性等特性,在光电子器件和大功率电子器件中有广泛的应用。然而异质外延氮化镓会产生高位错密度,限制了氮化镓基器件的性能发挥。本研究以HVPE-GaN为籽晶,采用氨热法生长了氮化镓单晶,利用扫描电子显微镜(SEM),光学显微镜和湿法腐蚀研究了氨热法氮化镓单晶籽晶区至侧向生长区的位错演变。研究结果表明,侧向生长区的氮化镓单晶位错密度明显低于籽晶区,侧向生长超过25μm后,位错密度降低2个数量级。 展开更多

关键词 氮化镓单晶 氨热法 侧向生长 位错密度 腐蚀坑

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氨热法生长氮化镓体单晶的工艺与设备 被引量：1

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作者 周海涛 李东平 +1 位作者 何小玲 张昌龙 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2046-2050,2058,共6页

由于大尺寸氮化镓单晶难以获得,只能用异质衬底来制作氮化镓器件,因此现在的氮化镓基器件的性能指标还远低于其理论值。氢化物外延法、高压熔体法、助熔剂法和氨热法等许多方法已经用做生长氮化镓大尺寸单晶。其中,氨热法易于实现尺寸扩... 由于大尺寸氮化镓单晶难以获得,只能用异质衬底来制作氮化镓器件,因此现在的氮化镓基器件的性能指标还远低于其理论值。氢化物外延法、高压熔体法、助熔剂法和氨热法等许多方法已经用做生长氮化镓大尺寸单晶。其中,氨热法易于实现尺寸扩大,有批量化生产低成本氮化镓晶片的潜力。目前有两个问题仍有待解决。首先是设备,如何增大高压釜口径为液氨溶液提供可靠的设备;第二个是生长工艺,如何以较低的成本得到大面积,低缺陷密度的氮化镓。本文简单综述了氨热法生长大尺寸氮化镓晶体进展。主要内容是关注氨热法的设备和生长工艺。最后探讨了氨热法合成氮化镓单晶的发展前景。 展开更多

关键词 氨热法 氮化镓 工艺 设备

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氮化镓晶体的氨热法生长进展

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作者 何小玲 张昌龙 +3 位作者 周海涛 左艳彬 覃世杰 王金亮 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1293-1298,共6页

GaN作为性能最为优异的第三代半导体材料,其高质量的衬底材料的研发是目前乃至近5年的研究热点,而最好的衬底材料即为GaN体单晶。在为数不多的GaN体单晶的几种生长方法中,氨热法被普遍认为是生长GaN体单晶的一种很有前途的方法。本文主... GaN作为性能最为优异的第三代半导体材料,其高质量的衬底材料的研发是目前乃至近5年的研究热点,而最好的衬底材料即为GaN体单晶。在为数不多的GaN体单晶的几种生长方法中,氨热法被普遍认为是生长GaN体单晶的一种很有前途的方法。本文主要论述了在不同矿化剂生长条件下GaN晶体的氨热法生长进展,指出了存在的问题,并给出了一些解决办法。 展开更多

关键词 氮化镓 氨热法 进展

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氨热法生长氮化镓晶体中传热传质的研究 被引量：2

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作者 姜燕妮 陈启生 +1 位作者 李炜 颜君毅 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期1552-1554,共3页

本文利用基于非正交网格的二阶精度有限体积法,对氨热法生长过程中温度场和流场进行了模拟,其中隔板开孔率分别为10%(中心开孔5%,侧壁与隔板边缘开孔5%)和20%(中心开孔10%,侧壁与隔板边缘开孔10%)。通过对流场和温度场的分析,了解了高... 本文利用基于非正交网格的二阶精度有限体积法,对氨热法生长过程中温度场和流场进行了模拟,其中隔板开孔率分别为10%(中心开孔5%,侧壁与隔板边缘开孔5%)和20%(中心开孔10%,侧壁与隔板边缘开孔10%)。通过对流场和温度场的分析,了解了高压釜内部营养素的输运及溶液结晶的本质。结果显示在釜底的多孔介质层流动较弱,在流体层流动较强。在多孔介质层热量的输运主要通过热传导;在流体层中,流体与原料的分界处以及流体和高压釜的侧壁出现了大的温度梯度。 展开更多

关键词 氨热法 氮化镓 温度场和流场

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“目标是达到像水晶一样的尺寸”——UCSB利用氨热法试制出GaN结晶

5

《现代显示》 2007年第10期72-72,共1页

美国加州大学圣芭芭拉分校（UCSB）利用氨热法试制出了GaN结晶，并在2007年9月16-21日于美国拉斯维加斯举行的“ICNS”上进行了发布（演讲序号：MP112）。氨热法应用了制造水晶的水热合成法。因此，理论上“可以制造出与水晶一样大小的... 美国加州大学圣芭芭拉分校（UCSB）利用氨热法试制出了GaN结晶，并在2007年9月16-21日于美国拉斯维加斯举行的“ICNS”上进行了发布（演讲序号：MP112）。氨热法应用了制造水晶的水热合成法。因此，理论上“可以制造出与水晶一样大小的GaN结晶”。此次试制品的尺寸在6-7mm左右，“不过，我们想验证可以利用我们的氨热法制造GaN结晶。今后还将进一步加大尺寸”。 展开更多

关键词 GAN 大尺寸 结晶 美国加州大学 氨热法

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氨热法生长氮化镓晶体的数值模拟 被引量：1

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作者 姜燕妮 陈启生 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1392-1394,共3页

氮化镓晶体是继单晶硅之后的一种新型的半导体材料。本文利用有限体积法模拟了氨热法生长氮化镓晶体中流场的瞬态特性,研究了隔板开孔10%时流场结构、温度场、浓度场。发现对于隔板开孔率（10%）的情形,中心开孔及边缘间隙的平均速度表... 氮化镓晶体是继单晶硅之后的一种新型的半导体材料。本文利用有限体积法模拟了氨热法生长氮化镓晶体中流场的瞬态特性,研究了隔板开孔10%时流场结构、温度场、浓度场。发现对于隔板开孔率（10%）的情形,中心开孔及边缘间隙的平均速度表现为振荡的特性,中心开孔速度大多是正的,边缘开孔大多是负的。大的温度梯度发生在在高压釜壁面与液体的交界处与隔板周围。物质由多孔介质区向生长区输运。 展开更多

关键词 氨热法 氮化镓 开孔率 流场 平均流速

原文传递

热压氧氨法对Cu-Ag-Au复杂硫精矿预浸铜的研究 被引量：4

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作者 夏畅斌 唐鹤 李德良 《矿产综合利用》 CAS 北大核心 1998年第4期13-17,共5页

用热压氧氨法对Ｃｕ－Ａｇ－Ａｕ复杂硫化矿预浸铜进行了实验研究，得出了不同实验条件下铜的脱除率数据。当氧压为０．５５ＭＰａ，ＮＨ３／Ｃｕ比为７时，铜的脱除率可达９０％以上。测定了氧气分压、ＮＨ３／Ｃｕ比、反应温度和反应... 用热压氧氨法对Ｃｕ－Ａｇ－Ａｕ复杂硫化矿预浸铜进行了实验研究，得出了不同实验条件下铜的脱除率数据。当氧压为０．５５ＭＰａ，ＮＨ３／Ｃｕ比为７时，铜的脱除率可达９０％以上。测定了氧气分压、ＮＨ３／Ｃｕ比、反应温度和反应时间等因素对铜脱除率的影响。应用于山西某含金复杂硫化精矿的预处理，取得了满意的结果。 展开更多

关键词 复杂硫精矿 热压氧氨法 预处理 脱铜 铜-银-金

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热压氧氨法对复杂硫精矿的预处理研究 被引量：2

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作者 夏畅斌 李德良 +1 位作者 唐鹤 黄念东 《矿产保护与利用》 1998年第4期25-28,共4页

对含金复杂铜硫精矿进行了热压氧氨法脱硫，研究了氧气分压、氨初始浓度、浸取温度和反应时间等因素对硫转化率的影响。当氧压为０．５５ＭＰａ、ＮＨ３为５０ｇ／ｌ时，硫转化率可达６８％。脱硫预处理后金的氰化浸出率由３０％左右提... 对含金复杂铜硫精矿进行了热压氧氨法脱硫，研究了氧气分压、氨初始浓度、浸取温度和反应时间等因素对硫转化率的影响。当氧压为０．５５ＭＰａ、ＮＨ３为５０ｇ／ｌ时，硫转化率可达６８％。脱硫预处理后金的氰化浸出率由３０％左右提高到９０％以上。 展开更多

关键词 热压氧氨法 复杂硫精矿 预处理 黄铜矿 脱硫

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氮化镓籽晶的表面损伤处理及氨热生长研究 被引量：1

9

作者 姚晶晶 任国强 +5 位作者 李腾坤 苏旭军 邱永鑫 许磊 高晓冬 徐科 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第7期1157-1161,1207,共6页

籽晶的表面损伤会导致后续生长的晶体位错增多。为了降低籽晶表面的损伤,通常采用粗磨-精磨-抛光的多步过程处理的晶片作为籽晶,工艺步骤多、复杂,成本高。本文采用磷酸去除表面损伤层的粗磨GaN与化学机械抛光的GaN分别作为籽晶,对比了... 籽晶的表面损伤会导致后续生长的晶体位错增多。为了降低籽晶表面的损伤,通常采用粗磨-精磨-抛光的多步过程处理的晶片作为籽晶,工艺步骤多、复杂,成本高。本文采用磷酸去除表面损伤层的粗磨GaN与化学机械抛光的GaN分别作为籽晶,对比了两种籽晶氨热生长后晶体表面、生长速率、结晶质量、应力状况。光学显微镜表明两种籽晶生长后晶体的表面具有相似的丘状表面。氨热法生长速率较慢,化学机械抛光籽晶生长速率略高于粗磨籽晶。X射线单晶衍射(XRD)(002)和(102)的摇摆曲线半高宽显示抛光籽晶与粗磨籽晶生长得到GaN结晶质量基本一致。Raman E2(high)频移表明抛光籽晶生长的GaN晶体接近无应力状态,粗磨籽晶生长的晶体存在较小的压应力。 展开更多

关键词 氮化镓 氨热法 籽晶表面处理 化学机械抛光

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GaN体单晶的氨热生长及应力调控 被引量：1

10

作者 燕子翔 李腾坤 +3 位作者 苏旭军 高晓冬 任国强 徐科 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2019年第9期1599-1603,共5页

采用氨热法在碱性条件下生长了GaN体单晶,SEM照片显示晶体表面有大量裂纹。用拉曼光谱测量GaN晶体的E2(high)声子拉曼峰,结果表明晶体内部应力波动较大。通过减小温度梯度、籽晶优选及降温程序优化后,得到了无裂纹的氮化镓晶体,(002)和(... 采用氨热法在碱性条件下生长了GaN体单晶,SEM照片显示晶体表面有大量裂纹。用拉曼光谱测量GaN晶体的E2(high)声子拉曼峰,结果表明晶体内部应力波动较大。通过减小温度梯度、籽晶优选及降温程序优化后,得到了无裂纹的氮化镓晶体,(002)和(102)的X射线摇摆曲线FWHM分别为48 arcsec和54 arcsec,显微拉曼光谱表明经过工艺优化后的晶体应力显著降低,应力的来源主要为生长过程中杂质的引入。 展开更多

关键词 GaN晶体 氨热法 应力调控

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液相法制备GaN单晶体研究进展

11

作者 齐成军 王再恩 贾振宇 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期161-167,共7页

回顾了GaN单晶体的液相生长法研究进展,主要介绍了高压氮气溶液法(HPNSG)、Na助溶剂法以及氨热法的原理、生长条件及其研究进展。液相法可以制备相比于气相法更高质量的GaN晶体。其中HPNSG可以制备位错密度低于102cm-2的GaN晶体,氨热法... 回顾了GaN单晶体的液相生长法研究进展,主要介绍了高压氮气溶液法(HPNSG)、Na助溶剂法以及氨热法的原理、生长条件及其研究进展。液相法可以制备相比于气相法更高质量的GaN晶体。其中HPNSG可以制备位错密度低于102cm-2的GaN晶体,氨热法可以生产出高质量的2英寸(1英寸=2.54 cm)GaN晶体,重点介绍了Na助溶剂法的生长设备及最新研究成果,目前该方法已经可以生长直径超过2 cm、高度约为1.2 cm的无位错块体GaN晶体。对液相法生长GaN晶体的应用前景进行了预测,认为液相法制备的高质量GaN晶体作为大功率、高可靠性GaN电子器件理想衬底,会发挥越来越重要的作用。 展开更多

关键词 GaN单晶 液相法 高压溶液法 Na助溶剂法 氨热法

原文传递

掺杂对GaN晶体力学性能影响的研究

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作者 王海笑 李腾坤 +6 位作者 夏政辉 陈科蓓 张育民 王鲁华 高晓东 任国强 徐科 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第2期229-234,共6页

对GaN单晶力学性能的研究有助于解决其在生长、加工和器件应用中的开裂问题。本文围绕掺杂对GaN单晶力学性能的影响,通过纳米压痕法测试了不同掺杂类型(非掺、Si掺和Fe掺)GaN单晶的弹性模量和硬度,测试结果表明掺杂对GaN单晶的硬度有重... 对GaN单晶力学性能的研究有助于解决其在生长、加工和器件应用中的开裂问题。本文围绕掺杂对GaN单晶力学性能的影响,通过纳米压痕法测试了不同掺杂类型(非掺、Si掺和Fe掺)GaN单晶的弹性模量和硬度,测试结果表明掺杂对GaN单晶的硬度有重要影响。Si掺、Fe掺GaN较非掺样品硬度有所提升,用重掺杂的氨热GaN单晶作为对照,也证明了这一结论。通过高分辨X射线衍射分析和原子力显微镜表征实验发现,晶体结晶质量、接触面积等因素对GaN单晶硬度的影响较小。对GaN表面纳米压痕滑移带长度和晶体晶格常数进行测试,结果表明,掺杂影响GaN单晶硬度的主要原因是缺陷对GaN位错增殖、滑移的阻碍作用和掺杂引起的GaN晶格常数的变化。 展开更多

关键词 GaN单晶 弹性模量 硬度 纳米压痕 氨热法 掺杂

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GaN体单晶生长技术研究现状 被引量：2

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作者 徐永宽 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期101-105,共5页

回顾了GaN体单晶材料的发展历程并介绍了研究现状。主要讨论了HVPE法和气相传输法等气相生长方法,以及HNPSG、助溶荆法、氨热法、提拉法等熔体生长方法。针对每种生长方法,阐述了其生长原理、特点及研究现状。

关键词 氮化镓 体单晶 生长方法 气相外延 升华法 助溶剂法 氨热法

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氮化镓单晶的液相生长 被引量：1

14

作者 任国强 刘宗亮 +1 位作者 李腾坤 徐科 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第11期2024-2037,共14页

氮化镓(GaN)具有高击穿场强、高饱和电子漂移速率、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优良特性,是制作宽波谱、高功率、高效率光电子、电力电子和微电子的理想衬底材料。除气相法(包括HVPE(氢化物气相外延)、MOCVD(金属有机化合物化学... 氮化镓(GaN)具有高击穿场强、高饱和电子漂移速率、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优良特性,是制作宽波谱、高功率、高效率光电子、电力电子和微电子的理想衬底材料。除气相法(包括HVPE(氢化物气相外延)、MOCVD(金属有机化合物化学气相沉淀)、MBE(分子束外延))生长GaN单晶外,液相法(包括氨热法和助熔剂法)近几年在制备GaN单晶方面取得了较大的进展。本文介绍了氨热法和助熔剂法的生长原理、装备特点及生长习性;综述了两种液相生长方法的研究历程及研究进展,并对液相法生长GaN单晶的发展趋势及主要挑战进行了展望。 展开更多

关键词 氮化镓单晶 液相法 氨热法 助熔剂法

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氮化镓单晶衬底制备技术发展与展望 被引量：4

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作者 姜元希 刘南柳 +2 位作者 张法碧 王琦 张国义 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第11期2038-2045,共8页

氮化镓(GaN)是第三代半导体材料中的典型代表。因其良好的物理化学性能与热稳定特性,是制作光电子器件及电力电子器件的理想材料。采用同质外延技术在GaN单晶衬底上制备GaN基器件是实现其高性能的根本途径。本文综述了GaN单晶衬底制备... 氮化镓(GaN)是第三代半导体材料中的典型代表。因其良好的物理化学性能与热稳定特性,是制作光电子器件及电力电子器件的理想材料。采用同质外延技术在GaN单晶衬底上制备GaN基器件是实现其高性能的根本途径。本文综述了GaN单晶衬底制备的氢化物气相外延技术、三卤化物气相外延技术、氨热法及助熔剂法(钠流法)的研究进展,并对未来可能的发展方向提出了展望。 展开更多

关键词 氮化镓 单晶衬底 同质外延 氨热法 钠流法

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