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氨热法GaN单晶生长的位错密度演变研究
1
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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Micro-LED的侧壁损伤以及光学特性
2
作者 蔡鑫 徐俞 +1 位作者 曹冰 徐科 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第5期812-817,共6页
GaN基微型发光二极管(Micro-LED)作为新型显示技术有着广泛的应用前景,在近些年得到了快速的发展。但随着尺寸的降低,Micro-LED的发光效率急剧降低,主要是由于侧壁损伤的影响。本文通过光刻工艺和电感耦合等离子体(ICP)刻蚀制作了5、10... GaN基微型发光二极管(Micro-LED)作为新型显示技术有着广泛的应用前景,在近些年得到了快速的发展。但随着尺寸的降低,Micro-LED的发光效率急剧降低,主要是由于侧壁损伤的影响。本文通过光刻工艺和电感耦合等离子体(ICP)刻蚀制作了5、10、20μm等不同尺寸的Micro-LED结构,分析了刻蚀对Micro-LED带来的台面物理损伤及杂质元素富集的影响,并采用20%浓度四甲基氢氧化铵(TMAH)修复侧壁损伤,采用阴极荧光(CL)分析钝化处理前后Micro-LED的光学特性。结果表明,随着尺寸的降低,侧壁损伤的影响越加严重,采取TMAH钝化工艺能够对侧壁进行有效的修复,提升Micro-LED的发光强度与发光均匀性。 展开更多
关键词 Micro-LED 侧壁损伤 侧壁钝化 尺寸 光学特性
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高成品率和平整度的GaN基Micro LED芯片激光剥离工艺的研究
3
作者 岳龙 徐俞 +1 位作者 王建峰 徐科 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第5期805-811,共7页
使用波长248 nm的准分子激光器实现了GaN基微型发光二极管(Micro LED)的大面积激光剥离(LLO)。分离器件所需要的临界激光能量密度为800~835 mJ·cm^(-2),分离的器件完好无损,分离表面光滑,残余应力为0.0714 GPa,均方根粗糙度仅为0.5... 使用波长248 nm的准分子激光器实现了GaN基微型发光二极管(Micro LED)的大面积激光剥离(LLO)。分离器件所需要的临界激光能量密度为800~835 mJ·cm^(-2),分离的器件完好无损,分离表面光滑,残余应力为0.0714 GPa,均方根粗糙度仅为0.597 nm,远低于目前报道的LLO方法分离表面。该研究为实现高质量、高效率的GaN基Micro LED芯片的制备提供了一种有前景的思路,对柔性GaN基器件的制备具有一定意义。 展开更多
关键词 GAN 微型发光二极管 激光剥离 准分子激光器 成品率 平整度
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石墨烯上异质远程外延GaN的研究
4
作者 徐建喜 王钰宁 +2 位作者 徐俞 王建峰 徐科 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第5期894-900,共7页
远程外延是一种用于生产单晶、独立式薄膜和结构的新兴技术,该方法使用二维范德瓦耳斯材料作为半透明夹层,实现外延生长及外延层在二维层界面的剥离。本文研究了在蓝宝石衬底上利用单层石墨烯作中间层异质远程外延GaN成核层、GaN薄膜。... 远程外延是一种用于生产单晶、独立式薄膜和结构的新兴技术,该方法使用二维范德瓦耳斯材料作为半透明夹层,实现外延生长及外延层在二维层界面的剥离。本文研究了在蓝宝石衬底上利用单层石墨烯作中间层异质远程外延GaN成核层、GaN薄膜。结果表明,GaN成核岛具有良好的取向,通过参数调整,可实现致密的GaN成核层。AFM和XRD测试结果证实,与同样条件下蓝宝石衬底上直接生长的GaN薄膜相比,石墨烯上异质远程外延得到的GaN薄膜具有更低的表面粗糙度和位错密度。 展开更多
关键词 GAN 石墨烯 MOCVD 异质远程外延 表面粗糙度 位错密度
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掺杂对GaN晶体力学性能影响的研究
5
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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氮化镓体单晶生长的进展
6
作者 王建峰 任国强 徐科 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2017年第8期53-57,共5页
主要讨论了3种氮化镓(GaN)体单晶生长技术,包括氢化物气相外延(HVPE)、助熔剂法、氨热方法。首先叙述了在HVPE法制备GaN体单晶方面的研究进展,包括位错的减少、应变的控制、衬底的分离和掺杂等。比较了3种方法的生长机制。其次,通过纳... 主要讨论了3种氮化镓(GaN)体单晶生长技术,包括氢化物气相外延(HVPE)、助熔剂法、氨热方法。首先叙述了在HVPE法制备GaN体单晶方面的研究进展,包括位错的减少、应变的控制、衬底的分离和掺杂等。比较了3种方法的生长机制。其次,通过纳米压痕仪和高空间分辨表面光电压谱两种方法研究了体单晶中位错的力学行为。最后,介绍了GaN体单晶衬底在器件方面的应用。 展开更多
关键词 氮化镓 单晶 氢化物气相外延
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氧化铟锡与掺Fe半绝缘GaN的接触特性 被引量：3
7
作者 卫新发 梁国松 +2 位作者 张育民 王建峰 徐科 《半导体技术》 CAS 北大核心 2021年第6期474-478,共5页
氧化铟锡(ITO)透明电极能够有效提高GaN光导半导体开关的光吸收效率和电场均匀性,但如何在透明电极ITO与半绝缘GaN之间实现良好的欧姆接触是一个难题。通过在ITO和半绝缘GaN之间插入与GaN功函数相近的Ti薄层,并利用快速热退火过程加速Ti... 氧化铟锡(ITO)透明电极能够有效提高GaN光导半导体开关的光吸收效率和电场均匀性,但如何在透明电极ITO与半绝缘GaN之间实现良好的欧姆接触是一个难题。通过在ITO和半绝缘GaN之间插入与GaN功函数相近的Ti薄层,并利用快速热退火过程加速Ti与GaN之间的反应。研究发现Ti薄层的厚度和退火温度对欧姆接触有重要影响。在Ti薄层厚度为5 nm时,随着退火温度的升高,ITO/Ti/GaN之间的接触逐渐转变为欧姆接触,且接触电阻率随之减小;但当退火温度超过700℃时,欧姆接触变差,这与ITO中的In、Sn和O元素向界面扩散有关;适当提高Ti薄层的厚度可以有效改善ITO/Ti/GaN欧姆电极的热稳定性,但过厚的Ti薄层会对GaN基光电器件的透过率产生影响。 展开更多
关键词 掺Fe GaN 氧化铟锡(ITO) Ti薄层 欧姆接触 热稳定性 光导半导体开关
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GaN单晶衬底上同质外延界面杂质的研究
8
作者 邵凯恒 夏嵩渊 +2 位作者 张育民 王建峰 徐科 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第3期441-446,共6页
氮化镓单晶衬底上的同质外延具有显著的优势,但是二次生长界面上的杂质聚集一直是困扰同质外延广泛应用的难题,特别是对电子器件会带来沟道效应,对激光器应用会影响谐振腔中的光场分布。本文通过金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)生长... 氮化镓单晶衬底上的同质外延具有显著的优势,但是二次生长界面上的杂质聚集一直是困扰同质外延广泛应用的难题,特别是对电子器件会带来沟道效应,对激光器应用会影响谐振腔中的光场分布。本文通过金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)生长的原位处理,实现了界面杂质聚集的有效抑制。研究发现,界面上的主要杂质是C、H、O和Si,其中C、H、O可以通过原位热清洗去除;界面Si聚集的问题主要是由衬底外延片保存过程中暴露空气带来的,其次是氮化镓衬底中Si背底浓度,在外延过程中,生长载气对氮化镓单晶衬底不稳定的N面造成刻蚀,释放的杂质元素会对二次生长界面产生影响,本文较系统地阐明了界面杂质的形成机制,并提出了解决方案。 展开更多
关键词 氮化镓衬底 二次生长界面 界面杂质 杂质来源 同质外延 Si聚集
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TEM和CL准原位表征GaN单根纳米线中WZ/ZB结构及其发光特性
9
作者 王志高 曾雄辉 +5 位作者 牛牧童 邱永鑫 蔡德敏 王建峰 徐科 张锦平 《电子显微学报》 CAS CSCD 2012年第1期7-12,共6页
纤锌矿(WZ)/闪锌矿(ZB)结构以及WZ/ZB超结构广泛存在于一维Ⅲ-Ⅴ族半导体材料中。本文采用TEM和CL(阴极荧光谱)准原位表征的方法,对GaN纳米线的各种结构进行了系统的表征,并且建立了材料纳米结构与对应发光性质之间的直接联系。研究发... 纤锌矿(WZ)/闪锌矿(ZB)结构以及WZ/ZB超结构广泛存在于一维Ⅲ-Ⅴ族半导体材料中。本文采用TEM和CL(阴极荧光谱)准原位表征的方法,对GaN纳米线的各种结构进行了系统的表征,并且建立了材料纳米结构与对应发光性质之间的直接联系。研究发现相对于纯WZ结构的GaN单根纳米线,具有WZ/ZB结构纳米线的CL出现了蓝移。通过对CL发光谱的蓝移现象的分析和研究表明,蓝移是由于高密度的WZ/ZB结构单元及其各种超结构所引起的特殊效应。 展开更多
关键词 透射电子显微镜 阴极荧光谱 GAN 纳米线
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