一、额外HCl对HVPE生长GaN性质的影响（论文文献综述）
张兴拓[1]（2021）在《2-6英寸立式氢化物气相外延设备控制系统研究与设计》文中提出氮化镓在5G基站建设等方面存在着不可或缺的作用,我国迫切需要在国产氮化镓生长设备上取得突破。选题来源于国家重点研发计划,本文重点研究多种尺寸如2英寸、4英寸、以及大尺寸6英寸氮化镓以及氧化镓衬底材料制备的关键控制技术,主要进行立式HVPE设备自动化控制系统的设计、研究和调试,满足氮化镓或者氧化镓衬底材料的实际生长需求。在氮化镓或氧化镓衬底材料的生长过程中,生长环境十分复杂,生长温区温度要求十分苛刻,生长条件需要控制的相对比较完善,才能生长出符合的高质量衬底。因此针对上述要求,本论文对衬底相关生长条件进行了深入的研究与分析,设计了一套立式HVPE设备的自动化控制系统,并对控制系统按照功能分为多个子系统进行单独研究与设计,对各个子系统相互之间的关联也进行了相关研究与设计。设计具有易操作界面的上位监控与功能完善的PLC控制程序,实现对生长过程各种参数的设置及控制,实现对温度、气体质量流量、压力、运动、水冷却以及尾气处理等进行整体协调控制。分析多温区温度相关影响因素,设计针对于立式HVPE反应炉生长衬底工艺的多温区温度控制子系统。对实际生长过程中不同温区温度数据实时测温建模,采用模糊RBF神经网络PID,对立式HVPE反应炉温区温度进行分析控制,使相应温区温度能够按照生长设定参数进行及时性的变化,并且具有较高的鲁棒性。在HVPE氮化镓或氧化镓生长设备中对衬底实现平稳升降,衬底托盘转速进行精确控制,实现运动控制子系统的优化控制对于单晶衬底的高质量生长和HVPE反应炉的高效稳定运行具有重要意义。本文对衬底托盘旋转升降运动控制系统进行了分析与设计,托盘采用可放置多种尺寸衬底的石英设计而成。升降部分采用双电机协同控制策略,通过对其进行理论仿真分析,仿真效果表明两个电机具有很好的同步性能。
姜元希,刘南柳,张法碧,王琦,张国义[2]（2020）在《氮化镓单晶衬底制备技术发展与展望》文中指出氮化镓（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。
于斌[3]（2020）在《GaN微纳米棒状材料的自组装生长调控》文中研究表明相比于传统的薄膜外延材料,氮化镓（GaN）微、纳米棒具有较大的比表面积,较低的位错密度以及独立分布生长的特点,在制备高效率,长寿命,和可柔性变形的GaN基光电器件方面具有重要的研究意义。在生长GaN微、纳米棒的方法中,掩膜刻蚀,金属液滴催化和选区外延生长都需要引入额外的体系,这会对GaN的晶体质量和性能造成不良的影响,为了避免外界因素的干扰,实现GaN微、纳米棒的自组装生长是必要的。本文分别通过金属有机化合物化学气相沉积和卤化物化学气相沉积对GaN微米棒和纳米棒的自组装生长过程进行了研究。首先,利用金属有机化合物化学气相沉积对剥离的多层石墨烯进行原位刻蚀,通过两步法在石墨烯上生长GaN微米棒,研究了氨气（NH3）/氢气（H2）流量比例对石墨烯上GaN籽晶生长密度的影响,生长时间对GaN籽晶生长形貌的影响,以及生长温度、反应压力、硅烷流量、V/III比和生长时间对GaN微米棒生长形貌的影响;其次,在自制的卤化物化学气相沉积系统中,以三氯化镓作为前驱体,实现了GaN纳米棒的生长,研究了NH3流量、生长温度和梯度变温生长工艺（800-900℃）对GaN纳米棒生长形貌,生长质量和发光性能的影响。具体的研究结果如下:（1）为了能在多层石墨烯上生长出尺寸较大的微米棒,利用金属有机化合物化学气相沉积先对石墨烯表面进行原位刻蚀,以制备出可供外延生长的微小缺陷和悬挂键,然后在中高温阶段生长出GaN籽晶,为GaN微米棒提供生长位点。扫描电子显微镜结果表明,在高温刻蚀条件下,随着NH3流量比例的增大,对石墨烯的刻蚀效果愈发明显,当NH3/H2流量比达到0.9时,在多层石墨烯上可以生长出致密的GaN籽晶;GaN籽晶在生长达到稳定状态之前会经历一个孕育期,随着时间延长至60 s,GaN籽晶会形成固定的晶体尺寸并且出现平滑的晶面,这对GaN微米棒的生长形貌具有重要的影响;在随后GaN微米棒的调控过程中发现,较高的生长温度、较高的反应压力以及较高的硅烷流量会促进GaN微米棒沿轴向方向的生长,抑制其沿径向方向的生长,较小的V/III摩尔比可以避免因横向生长速率过快导致的合并,有利于形成长径比较大的微米棒,延长生长时间,GaN微米棒的生长密度降低,轴向生长速率递增。（2）为了探索三氯化镓生长GaN纳米棒的工艺,采用自制的多管式卤化物化学气相沉积进行调控。由扫描电子显微镜结果表明,NH3流量和生长温度对GaN纳米棒的生长形貌会产生明显的影响,随着NH3流量的增大,GaN纳米棒趋向于横向合并生长,形成粗糙的薄膜结构,在不同的温度条件下,GaN纳米棒的形貌各异,在温度为900℃,NH3流量为60 sccm的条件下,可以生长出具有六边形形貌的纳米棒,X射线衍射结果表明此时生长的GaN晶体质量较好,在光致发光光谱中,在366 nm处出现明显的近带边发光峰,在680 nm处未表现出明显的红光缺陷峰。采用梯度变温（800-900℃）生长工艺后,扫描电子显微镜结果表明,GaN纳米棒的生长密度降低,沿轴向方向的尺寸变大,生长形貌变得复杂,比表面积增大,光致发光光谱中近带边发光峰强度大大提高。
熊先杰[4]（2020）在《石墨烯上范德华外延AlN纳米柱的光学性质研究》文中认为氮化铝（AlN）作为一种超宽禁带半导体材料,得益于其优异的光电性能和稳定性,十分适合制备深紫外光电子、高功率和微波射频器件,在紫外探测、5G通信、国防工业等领域有广阔的应用前景。目前,由于AlN同质衬底的缺乏,大部分AlN主要是以异质外延的方式在碳化硅（SiC）、硅（Si）等衬底上外延制备。然而,受限于晶格失配和热失配,异质外延AlN往往存在大量缺陷,影响后续制备器件的性能。石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,自问世以来,其独特的电学,光学,力学等物理性质一直受到人们的广泛关注。范德华外延（vdWE）不需要满足所生长的材料和底层二维材料之间的晶格匹配,从而提高了晶体质量并简化了外延过程。通过在石墨烯上范德华外延生长AlN,能降低传统异质外延带来的晶格失配及热失配的影响,提升晶体质量。而且,由于AlN和衬底之间的弱的范德华相互作用,AlN将被允许从石墨烯上剥离并转移到其它异质衬底上,并留下干净的衬底以供重复使用。此外,由于外延生长环境中不可避免地存在C、O、Si等元素,导致生长过程中杂质的掺杂,对AlN开展一系列的光学性质研究,有利于全面了解掺杂过程及其行为对半导体材料结构与特性的影响,对提高外延晶体质量,改进材料生长工艺具有重要意义。因此,研究石墨烯上范德华外延生长AlN及其光学性质具有重要意义,既为高晶体质量的AlN材料的制备提供了新思路,也为未来高质量AlN器件开辟了道路。本文中采用氢化物气相外延（HVPE）在石墨烯/SiC衬底上范德华外延生长AlN纳米柱。研究了石墨烯上AlN的纳米柱生长特点、光学特性。我们利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）来研究微结构及其缺陷情况,AlN纳米柱直径为520±100nm,高度为5.2±0.2μm。所有纳米柱沿c轴方向生长,界面未观察到明显晶界、层错、位错等缺陷;能量色散X射线光谱仪（EDX）显示界面处元素分界明显,石墨烯层厚度约5 nm,AlN纳米柱非常容易从衬底上机械剥离,从而确认其是在石墨烯上成核生长。进一步系统地研究了 AlN纳米柱的光学性质。利用低温拉曼系统研究其极低应变（<0.1%）以及特征峰温度依赖性;通过光致发光谱（PL）和阴极发光谱（CL）相结合,在室温下成功激发出208 nm的深紫外本征峰以及～361 nm的紫外缺陷峰。另外,我们初步分析了AlN纳米柱中的缺陷峰与生长过程中C、O杂质之间的关系。
龚义清[5]（2020）在《亚稳相κ-Ga2O3的HVPE异质外延研究》文中提出作为一种新型超宽禁带半导体材料,氧化镓（Ga2O3）在材料外延、功率器件和日盲探测器件研究方面已经取得显着进展。研究表明Ga2O3材料具有多种物相,除了稳定相的β-Ga2O3之外,对其它亚稳相Ga2O3仍缺少系统性的认识和应用。其中具有铁电极化特性的κ-Ga2O3有望被应用于功能存储器件和低功耗晶体管,但是现有报道对这种材料的外延方法、晶格结构的理解仍然不充分,无法满足实际器件应用的需求。本文采用氢化物气相外延（HVPE）方法,在c面蓝宝石衬底上异质外延生长Ga2O3,并通过物相调控确定纯相κ-Ga2O3的优化生长窗口,揭示异质外延生长模式转变和原位掺杂机理,为后续在功率器件制备的研究上提供材料生长基础。主要结果包括:1、采用HVPE方法在c面蓝宝石衬底上异质外延Ga2O3,通过改变生长温度进行物相调控。X射线衍射（XRD）和拉曼散射图证明,当生长温度超过575℃,会发生从κ相到β相的物相转变。研究表明,本实验中550℃为最佳生长温度,实现κ-Ga2O3单晶外延生长。2、综合多种材料表征手段揭示了κ-Ga2O3的晶体结构。通过截面TEM和XRD-φ扫描确定,所观察到的六方对称结构实际由κ-Ga2O3的三个正交晶格互相旋转120°组成,所得外延层与c面蓝宝石的晶格失配度为5.5%,外延关系为（010）κ-Ga2O3∥（101?0）Al2O3,以及（110）κ-Ga2O3∥（11?00）Al2O3。通过计算XRD摇摆曲线确定,螺旋位错密度为2.7×109/cm2,面内位错角约为0.63°。透射光谱显示κ-Ga2O3的光学禁带宽度为4.64 e V。3、在HVPE外延过程中采用Si Cl4作为掺杂源,在蓝宝石衬底上实现了κ-Ga2O3的Si原位掺杂。通过改变掺杂剂量,载流子浓度在4×1016/cm2至1×1019/cm2之间可控。降低载流子浓度可用于制备肖特基二极管漂移层,提供器件的耐压特性。结合HVPE技术具有易于按比例放大,高增长率和低成本以及适用于物相控制等优势,高质量κ-Ga2O3作为具有铁电特性的超宽禁带半导体材料,有望用于拓展其日盲紫外探测、功率电子器件和新型存储器件领域的应用。
陈扶[6]（2020）在《垂直型GaN基UMOSFET的外延生长和电学特性研究》文中进行了进一步梳理目前,GaN基功率器件的应用领域主要在中低压范围,包括很大一部分消费电子市场。在高压领域,GaN高压器件的性能主要取决于GaN单晶材料和GaN垂直型功率器件的发展。在垂直型器件中,GaN垂直沟槽型MOSFET（UMOSFET）属于增强型器件,不存在JFET区,可以实现更高的元胞密度。本论文主要开展了 GaN垂直型UMOSFET的外延生长及电学特性研究,改善了外延生长条件,探究了电学特性与关键工艺的依赖性,设计了新型器件结构,并初步探索了CAVET（current-aperture vertical electron transistor）器件。具体研究内容如下:1、二次外延界面污染研究。CV测试显示MOCVD外延生长前经过1180℃持续900 s的高温退火可以将GaN基板二次外延界面处的背景载流子浓度降低一个量级。2、调节MOCVD外延生长参数引入刃位错,并实现非故意C掺杂,从而降低GaN外延层的背景载流子浓度。通过切换N2为GaN成核层载气,同时降低生长压强和V/III比促进C的并入,可以实现方块电阻大于106Ω/□的GaN外延层。基于优化后缓冲层制备GaNHEMTs,开关可达0.96×108,击穿电压621 V。3、U型槽的刻蚀工艺条件优化。重点研究了刻蚀气体流量、RF功率和刻蚀掩模等刻蚀参数,通过原子力显微镜表征不同刻蚀条件下的刻蚀形貌、表面粗糙度和刻蚀速率等。实验结果表明光刻胶作刻蚀掩模时侧壁对刻蚀离子有反射作用,会出现微沟槽现象,而采用SiO2硬掩模可以避免此现象。由于m面{1100}上的Ga原子更易受OH-攻击,四甲基氢氧化铵（TMAH）热溶液对m面的湿法腐蚀作用比a面{1120}更明显,处理后m面的侧壁表面更光滑。4、基于上述工作,分别制备了具有叉指状结构的条形元胞器件和侧壁沟道沿m面和a面的六边形元胞器件。实验表明条形器件的饱和电流为226 A/cm2,沟道场效应迁移率72 cm2/V·s,导通电阻4.0mΩ·cm2,并分析了器件的导通电阻模型。击穿电压约400 V,SiO2与GaN界面处形成的正价带带阶成为空穴聚集的势阱,使得在SiO2区域产生电场集中导致提前击穿。研究表明,采用较小的RF功率和采用SiO2掩模的器件可以获得更高的饱和电流和沟道迁移率以及更低的界面态密度。六边形元胞器件可以增加沟道密度,对该器件的研究可为实现大元胞密度的大功率器件打下基础。实验表明,侧壁沟道沿m面的器件沟道迁移率约是沿a面的1.8倍,导通电阻比a面下降34%,界面态密度和亚阈值摆幅也更小,经研究确定,这种现象与TMAH对不同晶面的腐蚀作用不同有关。5、基于Silvaco TCAD仿真软件设计了三种能够改善器件优值的新型GaN UMOSFET器件结构。研究了 p-GaN遮蔽层与n-GaN电流扩散层结合的UMOSFET结构,在关态下,p-GaN遮蔽层有效降低了介质层电场,提高可靠性;在开态下,电流扩散层可以削弱遮蔽层带来的体JFET电阻的贡献。研究了具有超结漂移区的UMOSFET,通过实现电荷平衡提高器件击穿电压,器件优值最高5.23 GW/cm2。借鉴终端场限环结构,在漂移区引入p-GaN埋层岛,调节埋层岛长度和掺杂浓度优化漂移区的电场分布,器件的优值可以达到2.92 GW/cm2。6、成功制备了 A1离子注入GaN和Mg掺杂p-GaN作为电流阻挡层的CAVET器件。两种结构的CAVET均可实现开启与关断,其中p-GaN作电流阻挡层的器件饱和电流为631.7 A/cm2,导通电阻为6.56 mΩ·cm2,开关比为1.9×107。同时对两种技术路线进行了评价,并提出了相应的改进思路。
王硕[7]（2020）在《HVPE-GaN光致发光测试分析及应用研究》文中研究指明氮化镓（GaN）是由Ⅲ族元素Ga和Ⅴ族元素N组成的直接宽带隙化合物半导体材料。GaN物理化学性质稳定,具有优异的光电特性,不仅是制备高性能发光器件的理想材料,也是制备光电子器件和高功率器件的关键材料之一。氢化物气相外延（HVPE）技术是目前实现GaN体材料产业化最具潜力的生长方法。光致发光测试操作简单,无破坏性而且具有较高的灵敏度,在半导体材料及器件的生产和研究中是基础的也是必要的传统测试方法。开展HVPE-GaN光致发光测试分析及其应用研究对提高GaN晶体质量、加快产业化进程、开发测试方法等具有重要意义。这项工作以系列HVPE生长的GaN（HVPE-GaN）样品为研究对象,围绕光致发光测试分析及应用开发这一主题展开研究。论文主要工作如下:1、基于光致发光基本原理,通过具体实例阐述了光致发光测试基本方法。成功采集并分析了不同GaN样品的光致发光谱,丰富和完善了HVPE-GaN样品的光谱数据库。2、将国内常用于生物医学领域的双光子激发光致发光测试系统应用于非故意掺杂GaN样品三维位错分布的无损表征,成功采集到了200（X）×200（Y）×70（Z）μm3的三维位错分布图像。借助阴极荧光测试验证了测试结果的有效性,结果表明使用双光子激发光致发光测试表征GaN材料的三维位错分布是可靠的。3、结合光致发光和二次离子质谱测试,重点分析了Ge掺杂GaN样品光致发光谱中位于3.473eV（4K）处激子发射线以下23meV和16meV的两个发光线与杂质的相关性。结合光致发光和霍尔测试,从能带层面分析了Ge掺杂GaN样品中光致发光特性与载流子浓度之间的相关性。使用光致发光谱的主峰全宽（ΔE）与载流子浓度（n）之间的依赖关系计算得到的载流子浓度与实验测得的载流子浓度之间的误差小于1个数量级。结果表明光致发光测试是表征Ge掺杂GaN材料中杂质和载流子浓度的一种可行方法。这项工作在研究光致发光测试分析及其应用拓展的同时表征了样品中位错、应力、杂质及载流子浓度等指标,不仅反映了系列HVPE-GaN样品的晶体质量,丰富了HVPE-GaN光谱数据库,也为传统光致发光测试分析方法的新用途开发提供了参考。
刘子睿[8]（2019）在《垂直型GaN肖特基二极管特性研究》文中认为氮化镓（GaN）由于优异的材料特性使得其在高功率、高压电力电子领域内有着巨大的应用前景,因此受到国内外广泛的关注。近年来,随着大尺寸GaN体单晶生长技术的突破,为利用GaN衬底同质外延制备GaN功率器件提供了可能,大大促进了GaN垂直型功率器件的发展。相比于异质衬底的平面型器件,垂直型器件更容易在更小的尺寸下实现更大的功率、更好的热扩散以及更高的稳定性。同时,垂直型GaN肖特基二极管由于具有低开启电压和快速开关性能,可广泛应用于高功率电子电路中。但现阶段的垂直型GaN肖特基二极管的性能仍存在诸多不足如在反向偏压下漏电流较大,反向击穿电压离理论值较远等。这说明垂直型GaN肖特基二极管的发展仍不成熟,无论是从材料生长方面还是器件工艺方面都亟待进一步的提升。目前,制备高性能的垂直型GaN肖特基二极管具有以下五大主要挑战:制备高品质肖特基接触;设计终端保护结构;生长高质量低掺同质外延厚膜;生长高质量GaN体单晶衬底以及制备高可靠性低电阻率欧姆接触。本论文便是围绕上述GaN垂直型肖特基二极管所面临的其中几项挑战展开了研究,具体工作如下:1.对利用氢化物气相外延法（HVPE）同质外延生长的GaN薄膜展开了研究。本实验选用在HVPE生长的锗掺GaN体单晶衬底上再次利用HVPE生长方法外延GaN薄膜。采用原子力显微镜（AFM）、阴极荧光（CL）、高分辨X射线衍射（XRD）和二次离子质谱（SIMS）表征手段对该外延层的表面、晶体质量以及杂质浓度进行了全方面的表征。表征结果显示HVPE方法同质外延生长的GaN薄膜表面平整、光滑,结晶质量高且C、H、O等杂质控制地很好,为制备垂直型GaN肖特基二极管提供了材料基础。2.对GaN肖特基二极管的终端保护结构展开了研究,分别制备了场板结构和场板结构并经氟离子注入处理的垂直型GaN肖特基二极管,并进行了对比研究。经性能测试后,仅有场板结构的GaN肖特基二极管的击穿电压仅为155V,而经氟离子注入处理的肖特基二极管的击穿电压提升至了775V,且反向漏电流降低了约5个数量级。并且,经氟离子注入处理的GaN肖特基二极管拥有108的高开关比和0.92eV的高肖特基势垒。同时,详细讨论了氟离子注入处理对GaN器件的影响。3.对GaN N面欧姆接触的热稳定性展开了研究。通过对GaN N面进行合理的表面处理,使得N面形成的欧姆接触成功攻克低温退火（300℃左右）后失效的难题,其比接触电阻率达到10-4Ω·cm2的水平。并结合原子力显微镜（AFM）、透射电子显微镜（TEM）以及能量色散谱仪（EDS）对GaN N面的表面以及与金属形成的金半接触进行的一系列表征结果,分析了制备高热稳定性GaN N面欧姆接触的要点。并且,沿用改进后的工艺对不同掺杂浓度的GaN N面欧姆接触热稳定性进行了研究。硅掺样品相比于非掺样品而言,比接触电阻率基本相当,但是其热稳定性具有明显改进。
孙秀秀[9]（2019）在《HVPE生长GaN的气相反应研究及反应器设计优化》文中指出GaN是一种重要的宽禁带半导体材料,广泛应用于半导体照明和大功率电力电子器件。氢化物气相外延（Hydride Vapour Phase Epitaxy,HVPE）具有生长速率高、可控性强等特点,是制备GaN同质外延衬底的理想方法。由于HVPE生长GaN过程中存在严重的气相寄生反应,因此了解气相反应路径对控制和优化薄膜生长至关重要。本文利用量子化学的密度泛函理论,对HVPE生长GaN的气相反应路径进行了系统的研究。在优化气相反应分子构型的基础上,计算分子的频率和能量,分析反应前后的Gibbs自由能变和焓变,从热力学上判断反应能否自发进行。同时利用CFD模拟,对垂直式HVPE反应器进行优化设计,讨论不同喷头结构和工艺参数对GaN生长输运的影响。主要研究结果如下:1、在GaN的HVPE生长中,对于GaCl与NH3可能发生的六种反应,均有ΔG>0,表明GaCl不能与NH3直接发生反应。GaCl3:NH3的分子内消去和分子间消去反应,仅分子内消去HCl的反应在T>1240 K时,能够自发进行。其余反应均不能自发进行。2、利用热力学相平衡理论,计算HVPE反应器中镓舟处Ga的蒸气压随温度变化,发现Ga蒸汽压随温度的升高明显增大,当T=1300 K时,Ga的蒸气压为1.15 Pa。因此在气相反应中不能忽略气态Ga的影响。3、气态Ga将与HCl反应生成H自由基。H自由基易与NH3反应生成NH2自由基。NH2将进一步与GaCl反应,生成GaClNH2、GaCl（NH2）2。两个GaClNH2聚合生成（GaClNH2）2,随后（GaClNH2）2可依次与NH2反应,生成（GaCl）2（NH2）3和（GaCl）2（NH2）4。Ga可以连续与NH2反应生成GaNH2、Ga（NH2）2、Ga（NH2）3。4、利用过渡态理论计算了气态Ga与HCl反应、NH3与H反应的速率常数,结合计算流体力学模拟发现,气态Ga与HCl的反应、H自由基与NH3的反应都非常迅速。因此只要有气态Ga进入反应腔,就会产生NH2,而NH2活性强,导致系列的寄生反应。5、通过CFD模拟,对HVPE反应器进行优化设计发现,减小III、V族进口面积,能提高衬底上方NH3和GaCl的浓度。在GaCl进口中心增加一组N2进口,能优化NH3和GaCl的浓度均匀性。随着N21进口速率和NH31进口中NH3流量的增加,GaCl、NH3的浓度均匀性提高。
张保国[10]（2019）在《GaN缓冲衬底的制备及其单晶生长研究》文中指出氮化镓（GaN）是第三代半导体的典型代表,在高频、大功率器件方面有着广泛的应用。然而,当前使用的GaN基器件大部分都是依靠异质外延制备的,异质外延由于GaN与衬底之间存在晶格失配和热失配导致生长的GaN晶体具有很高的位错密度和残余应力,严重影响了 GaN基器件的性能,而利用GaN单晶衬底进行同质外延生长是解决这一问题的根本办法。氢化物气相外延法（Hydride Vapor Phase Epitaxy,HVPE）具有生长条件相对温和、生长速度快和可生长大尺寸GaN晶体的特点,被认为是最有可能进行GaN晶体商业化生长的方法。为减小GaN单晶中的位错和应力,对衬底进行预处理制备GaN缓冲衬底是生长高质量GaN单晶的关键技术。本文利用不同方法制备了多种GaN多孔缓冲衬底和二维材料涂覆层缓冲衬底,并使用制备的缓冲衬底进行GaN单晶的HVPE生长研究。论文的主要研究工作及结果如下:1.探索GaN在不同酸碱条件下的腐蚀行为,制备多孔缓冲衬底,确定多孔衬底上GaN晶体的成核生长模式。研究了GaN材料在酸、碱环境中反应形成不同的六方形腐蚀坑和面腐蚀效果,对比了 GaN衬底在横向和纵向上腐蚀速度变化,通过添加辅助氧化腐蚀剂和紫外光照射解决了碱性条件下腐蚀程度浅的问题,并以此成功制备了多孔缓冲衬底,Raman测试表明多孔缓冲衬底内应力降低;通过对多孔缓冲衬底在初期不同生长时间内的表面观测结果,发现在多孔缓冲衬底上HVPE生长GaN晶体上初期生长模式为三维岛状生长模式,HRXRD测试结果表明在多孔缓冲衬底上生长的GaN晶体质量得到了显着提高。2.优化高温退火工艺,制备高温退火缓冲衬底,生长得到2英寸自剥离GaN单晶。利用GaN高温分解特性,设计制备高温退火GaN缓冲衬底,对比研究发现退火温度在1050-1100 ℃,退火时间在15-30 min条件下制备的缓冲衬底表面籽晶层结构完整连续,籽晶层与蓝宝石基底呈现弱连接,具有最理想的GaN生长结构;在高温退火制备的缓冲衬底上生长的GaN单晶,相比于未处理衬底生长的GaN单晶的（002）面和（102）面的FWHM分别减少了60 arcsec和146 arcsec,晶体内部残余应力降低了 0.42 GPa,光学质量也大幅提高,实验表明采用高温退火缓冲衬底有助于生长高质量GaN晶体。3.开发了水热条件下选择性腐蚀技术制备水热缓冲衬底,HVPE方法生长出具有自剥离效果、厚度接近1 mm的2英寸GaN单晶。借助于水热法提供的亚临界环境实现了GaN在低浓度溶液中的腐蚀,同时实现了 GaN衬底的双重选择性腐蚀,并通过控制腐蚀液浓度、反应温度和时间制备了腐蚀程度可控的水热缓冲衬底,不同条件下制备的水热缓冲衬底结果对比表明在1 50 ℃下、3 5%的H3PO4中水热反应150 min制备的缓冲衬底效果最好;HRXRD、Raman和PL测试表明在水热缓冲衬底上HVPE法生长的2英寸GaN单晶的晶体质量和光学质量得到提高,晶体内残余应力降低了0.35 GPa,而XPS表明水热腐蚀过程不会引入额外的杂质影响GaN单晶的生长;以获得的自支撑GaN单晶制备的MSM结构探测器在紫外光区域具有良好的光响应,证明其应用于制作器件的可能性。实验结果表明选择性腐蚀下制备的水热缓冲衬底在GaN晶体生长中具有很好的应用前景。4.利用BCN纳米片作为涂覆层,制备二维材料（2D）涂覆层缓冲衬底,并研了在这种衬底上GaN晶体的生长机制。对比研究BCN纳米片在衬底上均匀分散程度与溶液粘度、表面张力的关系,发现添加浓度为0.25 g/ml的PVP做粘度调节剂时能够得到BCN纳米片的均匀分散的2D涂覆层缓冲衬底;对用不同浓度（不同覆盖率）的BCN纳米片溶液涂覆制备的2D涂覆层缓冲衬底生长的GaN单晶晶体质量进行了表征,发现BCN溶液浓度为0.0025 mg/ml时制备的缓冲衬底生长得到GaN单晶的（002）面和（102）面半峰宽分别为192和213 arcsec,位错密度最小,晶体内残余应力最低,光学质量最好;计算表明2D涂覆层衬底促进了GaN晶体成核过程,EBSD测试结果表明2D涂覆层缓冲衬底在BCN纳米片附近的会产生应力缓冲区域,从而降低了生长的GaN晶体内部的应力,这与Raman测试结果相符合,TEM表征表明了 2D材料阻断了位错在GaN晶体内部延伸,起到降低位错密度提高晶体质量的作用。
二、额外HCl对HVPE生长GaN性质的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、额外HCl对HVPE生长GaN性质的影响（论文提纲范文）
（1）2-6英寸立式氢化物气相外延设备控制系统研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 应用现状 |
| 1.3 研究内容与结构安排 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 论文章节安排 |
| 第2章 控制系统总体介绍 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 HVPE技术介绍 |
| 2.2.1 主流HVPE设备类型 |
| 2.2.2 生长工艺流程 |
| 2.3 立式HVPE设备整体控制介绍 |
| 2.4 子系统间关联介绍 |
| 2.4.1 炉体压力子系统与反应气体子系统 |
| 2.4.2 炉体水冷子系统与反应废气尾气处理子系统 |
| 2.5 安全、报警等其余配套子系统设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 炉体多温区温度控制部分研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 反应炉三温区设计 |
| 3.3 炉体温度控制对象建模分析 |
| 3.4 模糊自适应PID控制基本理论 |
| 3.5 模糊RBF神经网络的PID控制 |
| 3.5.1 RBF神经网络结构与原理 |
| 3.5.2 模糊RBF神经网络结构与原理 |
| 3.5.3 模糊RBF神经网络PID控制器设计 |
| 3.6 MATLAB仿真与结果分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 衬底托盘旋转升降运动控制部分研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 运动控制子系统结构设计 |
| 4.3 双电机协同控制功能实现 |
| 4.4 交流伺服电机数学模型 |
| 4.4.1 伺服电机数学模型的建立 |
| 4.4.2 伺服电机三闭环结构模型 |
| 4.5 升降运动双电机协同控制 |
| 4.5.1 双电机并行控制策略 |
| 4.5.2 双电机交叉耦合控制策略 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 立式HVPE设备控制系统开发与实现 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 系统开发环境配置 |
| 5.3 控制系统软件相关设计 |
| 5.3.1 运动控制相关软件设计 |
| 5.3.2 温度控制相关软件设计 |
| 5.3.3 其他软件功能设计 |
| 5.4 控制系统上位监控界面设计 |
| 5.4.1 主要监控功能设计 |
| 5.4.2 主要监控操作界面 |
| 5.5 主要子模块工作流程 |
| 5.5.1 多温区温度控制流程 |
| 5.5.2 衬底托盘旋转升降运动控制流程 |
| 5.5.3 反应气体控制流程 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间主要发表的学术成果 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）氮化镓单晶衬底制备技术发展与展望（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 氢化物气相外延(HVPE)技术 |
| 2 三卤化物气相外延(THVPE)技术 |
| 3 氨热法 |
| 4 助熔剂法 |
| 5 结语及展望 |
（3）GaN微纳米棒状材料的自组装生长调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 GaN材料的基本性质 |
| 1.2.1 GaN的晶体结构 |
| 1.2.2 GaN的物理性质 |
| 1.2.3 GaN的化学性质 |
| 1.2.4 GaN的电学性质 |
| 1.2.5 GaN的光学性质 |
| 1.3 GaN微/纳米棒的生长技术 |
| 1.3.1 外延生长衬底 |
| 1.3.2 生长技术 |
| 1.3.3 异质外延的生长模式 |
| 1.4 GaN微/纳米棒的应用 |
| 1.4.1 GaN基LED |
| 1.4.2 GaN基紫外探测器 |
| 1.4.3 GaN基场效应晶体管 |
| 1.4.4 GaN基光电催化材料 |
| 1.5 国内外研究进展及存在的问题 |
| 1.6 本文研究意义和研究内容 |
| 第2章 实验设备及表征手段 |
| 2.1 MOCVD系统简介 |
| 2.2 MOCVD中GaN的反应机理 |
| 2.3 HCVD装置简介 |
| 2.4 HCVD中GaN的反应机理 |
| 2.5 材料表征方法概述 |
| 2.5.1 扫描电子显微镜 |
| 2.5.2 X射线能量色散谱仪 |
| 2.5.3 X射线衍射仪 |
| 2.5.4 光致发光 |
| 第3章 GaN微米棒的形貌调控及表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 NH_3/H_2流量比对GaN籽晶的影响 |
| 3.3.2 生长时间对GaN籽晶的影响 |
| 3.3.3 GaN籽晶形貌对GaN微米棒的影响 |
| 3.3.4 生长温度对GaN微米棒的影响 |
| 3.3.5 生长压力对GaN微米棒的影响 |
| 3.3.6 SiH_4流量对GaN微米棒的影响 |
| 3.3.7 Ⅴ/Ⅲ比对GaN微米棒的影响 |
| 3.3.8 生长时间对GaN微米棒的影响 |
| 3.3.9 GaN微米棒的生长机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 GaN纳米棒的形貌调控及表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 NH_3流量对GaN纳米棒的影响 |
| 4.3.2 生长温度对GaN纳米棒的影响 |
| 4.3.3 梯度变温生长过程对GaN纳米棒的影响 |
| 4.3.4 GaN纳米棒的生长机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）石墨烯上范德华外延AlN纳米柱的光学性质研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 石墨烯的结构性质及制备方法 |
| 1.2.1 石墨烯的结构性质 |
| 1.2.2 石墨烯的制备方法 |
| 1.3 氮化铝的结构和性质及制备方法 |
| 1.3.1 AlN的结构与性质 |
| 1.3.2 AlN的制备方法 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.5 论文工作安排 |
| 第二章 主要的表征手段 |
| 2.1 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2 透射电子显微镜(TEM)和能量色散X射线(EDX) |
| 2.3 聚焦离子束(FIB)和二次离子质谱(SMS) |
| 2.3.1 聚焦离子束(FIB) |
| 2.3.2 二次离子质谱(SIMS) |
| 2.4 拉曼光谱(Raman),光致发光(PL)和阴极发光(CL) |
| 2.4.1 拉曼光谱(Raman) |
| 2.4.2 光致发光(PL) |
| 2.4.3 阴极发光(CL) |
| 第三章 石墨烯上AlN纳米柱的生长及缺陷研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 石墨烯上范德华外延生长AlN的研究 |
| 3.2.1 实验过程 |
| 3.2.2 结果与讨论 |
| 3.3 AlN纳米柱的缺陷研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 石墨烯上AlN纳米柱的光学性质研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 AlN纳米柱的拉曼散射研究 |
| 4.3 AlN纳米柱的光致发光研究 |
| 4.4 AlN纳米柱的阴极发光研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 本论文工作总结 |
| 5.2 对未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（5）亚稳相κ-Ga2O3的HVPE异质外延研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 κ-Ga_2O_3材料性质概述 |
| 1.3 材料研究现状及挑战 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 外延系统构建与材料表征方法 |
| 2.1 HVPE生长系统 |
| 2.2 材料表征方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 温度调控Ga_2O_3异质外延生长 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 蓝宝石基Ga_2O_3异质外延变温生长 |
| 3.3 κ-Ga_2O_3异质外延模式演化 |
| 3.4 GaN基 Ga_2O_3异质外延 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 κ-Ga_2O_3异质外延与原位掺杂 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 纯相κ-Ga_2O_3晶体结构分析 |
| 4.3 κ-Ga_2O_3原位掺杂 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究总结 |
| 5.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士期间研究成果 |
| 专利 |
| 会议 |
（6）垂直型GaN基UMOSFET的外延生长和电学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 GaN基横向器件存在的挑战 |
| 1.2 GaN单晶生长研究进展 |
| 1.3 GaN基垂直型功率器件的研究现状 |
| 1.3.1 GaN垂直型二极管 |
| 1.3.2 GaN垂直型晶体管 |
| 1.3.3 硅基GaN垂直型器件 |
| 1.4 研究目的和主要研究内容 |
| 第2章 Ⅲ族氮化物材料和外延生长基本原理 |
| 2.1 Ⅲ族氮化物的基本特性 |
| 2.2 金属有机物化学气相沉积 |
| 2.2.1 外延生长的定义与分类 |
| 2.2.2 MOCVD中的反应动力学 |
| 2.2.3 MOCVD设备组成 |
| 2.3 GaN电学测试表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 GaN UMOSFET的材料外延与工艺研究 |
| 3.1 器件基本工作原理 |
| 3.2 器件外延结构及其制备流程 |
| 3.2.1 基于MOCVD的器件结构外延 |
| 3.2.2 器件制备工艺步骤 |
| 3.3 MOCVD外延条件优化 |
| 3.3.1 改善退火条件减少界面污染 |
| 3.3.2 非故意C掺杂实现高阻GaN缓冲层 |
| 3.4 关键工艺优化研究 |
| 3.4.1 沟槽刻蚀条件与沟槽形貌 |
| 3.4.2 U型槽侧壁的TMAH湿法腐蚀 |
| 3.4.3 埋层p-GaN的激活 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 GaN UMOSFET的电学特性研究 |
| 4.1 基本器件结构与特性 |
| 4.2 器件基本参数 |
| 4.2.1 阈值电压 |
| 4.2.2 开关比和击穿电压 |
| 4.2.3 导通电阻 |
| 4.2.4 迁移率 |
| 4.2.5 亚阈值摆幅与界面态密度 |
| 4.3 具有叉指状结构的条形元胞器件 |
| 4.3.1 电学特性表征 |
| 4.3.2 U型槽刻蚀射频功率对器件特性的影响 |
| 4.3.3 U型槽刻蚀掩模对器件特性的影响 |
| 4.4 侧壁沟道沿m面和a面的六边形元胞器件 |
| 4.4.1 直流特性对比 |
| 4.4.2 动态特性对比 |
| 4.4.3 栅源和栅漏电容 |
| 4.5 GaN MOSCAP的反向击穿特性 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 新型垂直型功率器件的设计与制备 |
| 5.1 新型GaN UMOSFET器件设计 |
| 5.1.1 p型GaN遮蔽层与n型GaN电流扩散层 |
| 5.1.2 超结漂移区 |
| 5.1.3 p-GaN埋层岛 |
| 5.2 CAVET的设计与制备 |
| 5.2.1 CAVET的工作原理 |
| 5.2.2 Al注入GaN作为CBL的CAVET |
| 5.2.3 p-GaN作为CBL的CAVET |
| 5.3 UMOSFET与CAVET的正向导通特性对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文主要内容 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）HVPE-GaN光致发光测试分析及应用研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 GaN材料特性及其优势 |
| 1.3 GaN材料的制备方法 |
| 1.3.1 高压氮气溶液法(HPNS) |
| 1.3.2 钠流法(Na Flux) |
| 1.3.3 氨热法(Ammonothermal) |
| 1.3.4 氢化物气相外延(HVPE) |
| 1.4 光致发光测试在GaN相关研究中的应用 |
| 1.4.1 PL测试应用于晶体质量表征和杂质及缺陷识别 |
| 1.4.2 PL测试分析与GaN基光电器件性能之间的联系 |
| 1.4.3 PL测试用于分析影响GaN材料与器件性能的物理机制 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 2 GaN光致发光测试及其扩展应用研究 |
| 2.1 光致发光原理 |
| 2.2 光致发光测试系统 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 非掺GaNPL测试分析 |
| 2.3.2 铁(Fe)掺杂GaN PL测试分析 |
| 2.3.3 锗(Germanium,Ge)掺杂GaN PL测试分析 |
| 2.4 光致发光扩展测试 |
| 2.4.1 双光子激发光致发光(Two Photon Excitation Photoluminescence,2PPL) |
| 2.4.2 阴极荧光(Cathodoluminescence,CL) |
| 2.4.3 实验结果与讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 Ge掺杂GaN光致发光特性与杂质含量的相关性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品制备 |
| 3.3 检测方法 |
| 3.3.1 阴极荧光(Cathodoluminescence,CL) |
| 3.3.2 显微拉曼(micro-Raman) |
| 3.3.3 二次离子质谱(Secondary Ion Mass Spectrometry,SIMS) |
| 3.3.4 光致发光(Photoluminescence,PL) |
| 3.4 实验结果与讨论 |
| 3.4.1 样品位错密度 |
| 3.4.2 应力测试 |
| 3.4.3 光致发光谱分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 Ge掺杂GaN光致发光特性与载流子浓度的相关性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品制备 |
| 4.3 检测方法 |
| 4.3.1 霍尔测试(Hall) |
| 4.3.2 光致发光(Photoluminescence,PL) |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 全文总结 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（8）垂直型GaN肖特基二极管特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 平面型和垂直型GaN功率器件 |
| 1.3 垂直型GaN肖特基二极管的研究现状及挑战 |
| 1.4 本报告主要研究工作 |
| 第2章 HVPE同质外延生长GaN薄膜研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 GaN同质外延生长方法 |
| 2.1.2 外延层对垂直型肖特基二极管的影响 |
| 2.2 研究现状与挑战 |
| 2.3 外延层表征 |
| 2.3.1 表征方法 |
| 2.4 实验结果与讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 终端保护结构设计与器件制备 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 肖特基二极管简介 |
| 3.1.2 边缘终端简介 |
| 3.2 研究现状与挑战 |
| 3.3 器件制备与性能测试 |
| 3.3.1 肖特基二极管制备工艺 |
| 3.3.2 电学性能测试方法 |
| 3.4 实验结果与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 GaN N面欧姆接触的热稳定性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 欧姆接触简介 |
| 4.1.2 GaN的极性 |
| 4.2 研究现状和挑战 |
| 4.3 工艺步骤和测量原理 |
| 4.3.1 欧姆接触制备工艺 |
| 4.3.2 测量原理 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）HVPE生长GaN的气相反应研究及反应器设计优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 GaN材料简介 |
| 1.2 HVPE生长GaN的基本原理 |
| 1.3 HVPE生长GaN化学反应的研究 |
| 1.3.1 镓舟区域的反应 |
| 1.3.2 生长区域的气相反应 |
| 1.3.3 生长区域的表面反应 |
| 1.4 HVPE反应器设计及优化 |
| 1.4.1 反应器几何结构优化 |
| 1.4.2 反应器操作参数优化 |
| 1.5 存在问题及研究内容 |
| 1.5.1 存在问题 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第二章 基本理论概述 |
| 2.1 化学反应动力学概述 |
| 2.1.1 碰撞理论 |
| 2.1.2 过渡态理论与势能面 |
| 2.1.3 反应速率常数 |
| 2.2 计算化学概述 |
| 2.2.1 量子化学概述 |
| 2.2.2 密度泛函理论 |
| 2.3 计算软件简介 |
| 2.3.1 量化计算软件 |
| 2.3.2 反应速率计算软件 |
| 2.3.3 CFD计算软件 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 GaCl与NH_3气相反应路径的研究 |
| 3.1 计算模型 |
| 3.2 计算方法校核 |
| 3.3 化学反应的热力学判据 |
| 3.4 计算结果与讨论 |
| 3.4.1 GaCl与NH_3的反应 |
| 3.4.2 GaCl_3:NH_3的分子内反应 |
| 3.4.3 GaCl_3:NH_3的分子间反应 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 液Ga的气化及后续反应的研究 |
| 4.1 计算模型 |
| 4.2 计算结果与讨论 |
| 4.2.1 液Ga的气化 |
| 4.2.2 气态Ga与NH_3的反应 |
| 4.2.3 自由基H、NH_2的产生 |
| 4.2.4 NH_2与GaCl的反应 |
| 4.2.5 GaClNH_2和GaCl(NH_2)_2与NH_3的反应 |
| 4.2.6 两个GaClNH_2的反应 |
| 4.2.7 气态Ga与NH_2的反应 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 环形进口HVPE反应器的设计及优化 |
| 5.1 计算目的 |
| 5.2 建立模型 |
| 5.2.1 几何模型 |
| 5.2.2 模型假设 |
| 5.2.3 控制方程 |
| 5.2.4 边界条件 |
| 5.2.5 物性参数 |
| 5.3 计算结果与讨论 |
| 5.3.1 自由基H、NH_2浓度的计算 |
| 5.3.2 三种气体进口模型对比 |
| 5.3.3 中心N_2进口速率的影响 |
| 5.3.4 增加NH_3_1进口NH_3流量的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（10）GaN缓冲衬底的制备及其单晶生长研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 GaN的晶体结构和性质 |
| 1.3 GaN晶体的生长方法 |
| 1.3.1 氨热法生长GaN晶体 |
| 1.3.2 Na助熔剂法生长GaN晶体 |
| 1.3.3 HVPE法生长GaN晶体 |
| 1.4 异质外延生长GaN晶体用衬底 |
| 1.4.1 蓝宝石衬底 |
| 1.4.2 SiC衬底 |
| 1.4.3 Si衬底 |
| 1.5 GaN晶体中的缺陷 |
| 1.5.1 GaN晶体中的点缺陷 |
| 1.5.2 GaN晶体中的线缺陷 |
| 1.5.3 GaN晶体中的面缺陷 |
| 1.5.4 GaN晶体中的体缺陷 |
| 1.6 选题依据和主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 酸碱腐蚀制备多孔缓冲衬底及其GaN单晶生长研究 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 酸腐蚀制备多孔缓冲衬底 |
| 2.2.1 磷酸腐蚀制备多孔缓冲衬底 |
| 2.2.2 氢氟酸腐蚀制备多孔缓冲衬底 |
| 2.2.3 硝酸和过氧化氢腐蚀制备多孔缓冲衬底 |
| 2.2.4 硝酸和磷酸混合溶液腐蚀制备多孔缓冲衬底 |
| 2.3 碱腐蚀制备多孔缓冲衬底 |
| 2.3.1 氢氧化钾溶液腐蚀制备多孔缓冲衬底 |
| 2.3.2 氧化剂或者紫外光辅助下的碱溶液腐蚀制备多孔缓冲衬底 |
| 2.4 利用多孔缓冲衬底生长GaN单晶的研究 |
| 2.4.1 多孔缓冲衬底上GaN成核及生长过程 |
| 2.4.2 多孔缓冲衬底对GaN单晶晶体质量的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 高温退火缓冲衬底的制备及其GaN单晶生长研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 高温退火制备缓冲衬底 |
| 3.3.1 反应温度的影响 |
| 3.3.2 反应时间的影响 |
| 3.4 利用高温退火缓冲衬底生长GaN单晶的研究 |
| 3.4.1 高温退火缓冲衬底对GaN单晶自剥离性质的影响 |
| 3.4.2 高温退火缓冲衬底对GaN单晶晶体质量的影响 |
| 3.4.3 高温退火缓冲衬底对GaN单晶残余应力的影响 |
| 3.4.4 高温退火缓冲衬底对GaN单晶光学质量的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 水热腐蚀缓冲衬底的制备及其GaN单晶生长研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 水热腐蚀缓冲衬底制备机理 |
| 4.3 水热腐蚀缓冲衬底的制备条件探索 |
| 4.3.1 氧化腐蚀溶液浓度的影响 |
| 4.3.2 水热反应温度的影响 |
| 4.3.3 水热反应时间的影响 |
| 4.4 利用水热腐蚀缓冲衬底生长GaN单晶的研究 |
| 4.4.1 水热腐蚀缓冲衬底对GaN晶体生长模式的影响 |
| 4.4.2 水热腐蚀缓冲衬底对GaN晶体质量的影响 |
| 4.4.3 水热腐蚀缓冲衬底对GaN晶体残余应力的影响 |
| 4.4.4 水热腐蚀缓冲衬底对GaN晶体杂质残留及光学质量的影响 |
| 4.5 利用水热腐蚀缓冲衬底生长的GaN单晶制备紫外探测器 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 2D涂覆层缓冲衬底的制备及其GaN单晶生长研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 BCN纳米片2D涂覆层缓冲衬底的制备 |
| 5.3 不同浓度的PVP溶液对于BCN纳米片涂覆的影响 |
| 5.4 利用2D涂覆层缓冲衬底生长GaN单晶的研究 |
| 5.4.1 BCN纳米片溶液浓度对2D涂覆层缓冲衬底表面形貌的影响 |
| 5.4.2 2D涂覆层缓冲衬底覆盖率对GaN单晶晶体质量的影响 |
| 5.4.3 2D涂覆层缓冲衬底覆盖率对GaN单晶残余应力的影响 |
| 5.4.4 2D涂覆层缓冲衬底覆盖率对GaN单晶光学性质的影响 |
| 5.5 2D涂覆层缓冲衬底的作用分析 |
| 5.5.1 2D涂覆层缓冲衬底对GaN晶体成核的影响 |
| 5.5.2 2D涂覆层缓冲衬底对GaN单晶内部应力取向的影响 |
| 5.5.3 2D涂覆层缓冲衬底对GaN单晶中位错的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 有待深入研究的问题 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的论文、专利和奖励 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
四、额外HCl对HVPE生长GaN性质的影响（论文参考文献）
- [1]2-6英寸立式氢化物气相外延设备控制系统研究与设计[D]. 张兴拓. 山东大学, 2021(12)
- [2]氮化镓单晶衬底制备技术发展与展望[J]. 姜元希,刘南柳,张法碧,王琦,张国义. 人工晶体学报, 2020(11)
- [3]GaN微纳米棒状材料的自组装生长调控[D]. 于斌. 太原理工大学, 2020(07)
- [4]石墨烯上范德华外延AlN纳米柱的光学性质研究[D]. 熊先杰. 苏州大学, 2020(02)
- [5]亚稳相κ-Ga2O3的HVPE异质外延研究[D]. 龚义清. 南京大学, 2020(04)
- [6]垂直型GaN基UMOSFET的外延生长和电学特性研究[D]. 陈扶. 中国科学技术大学, 2020(06)
- [7]HVPE-GaN光致发光测试分析及应用研究[D]. 王硕. 重庆师范大学, 2020(04)
- [8]垂直型GaN肖特基二极管特性研究[D]. 刘子睿. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2019(03)
- [9]HVPE生长GaN的气相反应研究及反应器设计优化[D]. 孙秀秀. 江苏大学, 2019(12)
- [10]GaN缓冲衬底的制备及其单晶生长研究[D]. 张保国. 山东大学, 2019(09)