GaN的制备技术.doc

GaN薄膜制备技术的研究 童杰 摘要 由于GaN薄膜有希望应用在紫外或蓝光发光器件、探测器以及高速场效应晶体管、高温电子器件,GaN材料是当前研究的一个焦点。本文综述了近年来国内外GaN薄膜制备技术的研究进展，并重点介绍了几种广泛应用的GaN薄膜制备技术的发展历程、所用的设备和技术以及各自的优缺点。并且通过比较这些技术的优缺点展望了制备GaN薄膜技术的应用前景。 关键词 GaN 制备技术 研究进展 应用前景 Research Development on Deposition Technologies of GaN Thin Films TONG Jie Abstract Since GaN thin films promising in the ultraviolet or blue light emitting device, the detector and high speed field effect transistors, high temperature electronic devices, GaN material is a focus of current research. This paper reviews the research progress of GaN thin films technology in recent years, and focuses on the development process of GaN thin films of several widely used techniques, the use of equipment and technology, and their advantages and disadvantages. And compare the advantages and disadvantages of these technologies by the application prospect of GaN thin film technology. Key Words GaN thin films，deposition technologies，research development, application 引言 制备工艺还存在一定的局限性，因此发展合适的生长方法是研究者关近年来，Ⅲ-Ⅴ族宽带隙（Eg2.3eV）的氮化物材料已成为半导体领域的研究热点，其中，GaN具有直接宽禁带（室温下Eg=3.39eV）、发光效率高、电子漂移饱和速度高、热导率高、硬度大、介电系数小、化学性质稳定以及抗辐射、耐高温等特点。目前，GaN是制作高亮度蓝灯发光二极管（LED）、激光二极管（LD）2、Ar 混合气体，由质量流量计控制。衬底与溅射靶间距在5~15 cm 可调。实验前，对衬底依次用三氯乙烯、丙酮、甲醇及去离子水超声清洗。溅射前，预先在4 Pa 纯 Ar 中辉光放电清洗 10 min，清洁衬底表面，衬底可加热到 500℃，用热电偶测量衬底温度。沉积薄膜时，衬底上加 50 V 的负偏压，以提高离子到达衬底时的动能。 1.6 电泳沉积法 电泳沉积具有设备简单、易操作、成本低等优点。图5为电泳装置的结构示意图，电泳槽为一定容积的石英玻璃烧杯，金属Au片为阳极，Si衬底为阴极，正负极间距可自由调节。在进行电泳实验时，电泳溶液的溶剂为99.8%的乙醇溶液，溶质为99.9%的GaN粉末。下面介绍一种已经实现的电泳沉积制备GaN薄膜的案例。 图5 所示为电泳装置结构示意图。其中电泳槽为一定容积的石英玻璃烧杯, 电源最大量程为300V、5A 的普通可调直流电源。实验中用金属Au 片作为阳极, Si 衬底为阴极, 正负极间距可自由调节。沉积前对衬底进行清洗: 首先用乙醇浸泡, 用棉球除去表面的有机物, 然后用48%的HF 酸腐蚀除去氧化层, 接着用去离子水冲洗干净, 再将衬底放入洗净的烧杯中, 倒入适量无水乙醇震荡清洗, 最后取出衬底在红外灯下烘干待用。在进行电泳实验时, 电泳溶液的溶剂采用浓度为99.8%的乙醇( ethano l) 溶液, 溶质是纯度为99. 99% 的GaN 粉末。取6g 氮化镓粉末溶入150ml 乙醇中, 滴入少许硝酸( HN O3 ) 溶液作电解质, 经过超声仪超声30min 后, 便得到所需的电泳悬浊液。电泳沉积在室温下进行, 电泳电压为250V, 电流为25mA , 阴阳极间距为2cm, 沉积时间为5min。待薄膜样品在红外灯下脱水烘干后, 置入管式石英电炉于流动的氨气中在1000 e 时退火热处理20min。采用电泳沉积的方法在硅衬底上制备了高度结晶的六方纤锌矿GaN 薄膜。结果表明样品经1000 e 退火