导读:本文包含了硅衬底材料论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:硅衬底,GaN,近紫外LED,黄光LED
硅衬底材料论文文献综述
聂晓辉[1]（2017）在《硅衬底GaN基近紫外、黄光LED材料生长单元技术研究》一文中研究指出目前Ⅲ族氮化物LED研究取得了突破性进展,蓝光LED的内量子效率已经高达85~87%。为适应不同波段的应用需求,GaN基LED的研究重点向高Al组分、高In组分方向转移。本文以材料失配程度更大、电场极化程度更强的Si衬底GaN基近紫外LED和Si衬底GaN基黄光LED为载体,研究了影响LED性能的材料生长单元技术。Si衬底GaN基近紫外LED部分,主要研究了AlGaN量子垒生长单元技术和V形坑生长单元技术。Si衬底GaN基黄光LED部分,主要研究了p-AlGaN EBL生长单元技术。主要得到了以下成果:1、设计并生长了不同Al组分的AlGaN量子垒结构,讨论了Al组分影响Si衬底GaN基近紫外LED性能的物理机理,确定了量子垒中最佳Al组分。实验结果表明,量子垒中Al组分影响有源区载流子限制能力和EBL能带弯曲程度,进而影响LED的量子效率和efficiency droop,因此Al组分既不能太高也不能太低。本论文研究的Si衬底GaN基近紫外LED(峰值波长395 nm)量子垒中最佳Al组分为15%。2、使用LT-GaN插入层诱导V形坑生长技术,通过控制插入层的厚度调控V形坑尺寸。发现量子阱表面存在尺寸大小不同的两组V形坑,创新性地提出每组V形坑对LED性能影响不同并分别进行了研究。确定了Si衬底GaN基近紫外LED中V形坑最佳尺寸,对V形坑影响LED性能的作用机制进行了完善和扩展。结果表明V形坑尺寸在一定范围内具有屏蔽位错、抑制非辐射复合、增强空穴注入的作用,光电性能随着V形坑尺寸的增大而提高。当V形坑尺寸超过一定限度,量子阱有效发光面积减小,外延层结构质量下降,导致器件光电性能随着V形坑尺寸的增大而衰退。本实验最佳的V形坑尺寸为120-190 nm,尺寸过大或者过小都会降低器件性能。相关研究成果已被《发光学报》录用。3、通过调控p-AlGaN EBL生长NH_3流量,研究了p-AlGaN EBL单元生长技术,发现了NH_3流量与C、O杂质浓度的关系,并对C、O杂质影响Si衬底GaN基黄光LED性能的物理机理进行了研究。提出一种新的空穴注入机理,结合V形坑的结构对实验现象进行了详细地解释。通过变温变电流EQE和EL光谱验证了空穴浓度和空穴注入机理的变化。综合考虑LED光电参数以及生长技术,确定了p-AlGaN EBL最佳生长NH_3流量,并制备了性能极佳的黄光LED器件。研究表明,C、O杂质的浓度随着p-AlGaN EBL生长NH_3流量的降低而升高,其存在会在p-Al GaN EBL中形成CN—ON深能级施主缺陷,补偿MgGa受主,导致材料中有效空穴浓度降低和电阻率升高。平台和V形坑侧壁p-AlGaN EBL电阻率的相对大小决定了空穴注入机理,造成了LED光电性能的显着差异。空穴主要沿平台注入时,变温变电流EQE最大值出现在100 K,EL光谱只能观察到主发光峰和声子伴线。当空穴主要沿V形坑注入时,变温变电流EQE最大值出现在更高温度,EL光谱可观察到p型层Mg深能级峰、超晶格发光峰和V形坑侧壁量子阱发光峰。p-AlGaN EBL生长NH_3流量不能太高,否则预反应较为严重;也不能太低,否则会导致较高浓度的C、O杂质污染。综合考虑LED光电参数以及生长技术,1500 sccm是p-AlGaN EBL最佳生长NH_3流量。在此生长条件下,LED光电性能优异,20 A/cm2下EQE,Vf,WPE和FWHM分别为22.0%,2.363 V,20.42%和39.4 nm。(本文来源于《南昌大学》期刊2017-05-18）
崔志勇[2]（2012）在《晶向偏离硅衬底上GaN材料特性及位错研究》一文中研究指出近年来,GaN基LED在晶体生长、薄膜生长和器件制备等技术方面已取得重大突破,并已被广泛应用到景观照明和背光显示等领域,但距离真正进入巨大的家庭照明市场还有很长一段路要走,还需进一步提高器件的光电性能和降低价格。与常用的GaN异质外延衬底蓝宝石和SiC相比,Si衬底具有价格便宜、工艺成熟、易获得大尺寸和容易去除以制备垂直器件等优势,同时Si衬底也存在一些缺点,即与GaN材料之间存在巨大的晶格失配和热失配,这使得在外延生长的GaN材料中存有大量的失配位错,进而影响LED器件的光电性能。近年来本实验室虽已成功研制出Si衬底GaN基LED并推向了产业化,也打破了原有的LED市场格局,但Si衬底LED器件外延生长和器件制备方面还有许多工作要做,例如Si衬底的晶向切偏角对GaN薄膜质量的影响尚未进行深入的研究,而对于Si衬底GaN薄膜的位错研究也较少。故本论文主要在两方面做了一定的研究：一是在精确测量Si衬底的晶向切偏角的基础上,研究了衬底切偏角度对Si衬底GaN基LED外延膜的影响；二是研究了不同Si衬底上GaN外延膜的位错。主要获得了以下成果：1、利用X射线衍射法对Si(111)、Si(111)+1°和Si(111)+2°叁种衬底的晶向进行了精确测定,在证实了本实验中叁种衬底的切偏角不会影响下一步研究工作的同时,也成功将这种方法利用到了LED领域。2、研究了衬底切偏角度对Si衬底GaN基LED外延膜生长的影响,利用XRD、AFM和荧光显微镜等测试手段对外延膜的晶体质量、应力应变、表面形貌和量子阱信息四个方面进行了表征,结果表明：Si(111)+1°衬底上的外延膜在晶体质量、应力应变和小范围内表面平整度等方面与Si(111)不偏衬底相当或更好,而在大范围内表面平整度和量子阱中In组分均匀性方面稍差,而Si(111)+2°生长的外延膜质量明显变差。由此可以推断切偏角度在小于1°之内是合适的衬底取向范围,在此范围优选衬底取向应可提高外延膜质量。3、对Si(111)高阻、Si(110)低阻和Si(110)高阻叁种衬底上外延膜位错进行了研究,根据XRD测试结果计算得出上述叁种样品的位错密度分别为1.5715×109、2.0257×109和1.0399×109。但Si(110)高阻衬底上的外延膜在XRD测试结果中半峰宽最大,且计算结果显示螺位错密度大于刃位错密度,本文推测其与Si(110)高阻衬底的掺杂有一定关系。4、利用H3PO4腐蚀液对上述叁种样品的位错密度进行了研究,首先探究了每组样品的最佳腐蚀时间和温度,在此基础上对腐蚀坑的尺寸大小和形状特性进行了观察。(本文来源于《南昌大学》期刊2012-05-31）
张磊[3]（2011）在《硅衬底上AlGaN/GaN异质结材料的生长研究》一文中研究指出氮化镓(GaN)是近年来发展最为迅速的第叁代半导体材料之一。由于GaN的化学性质稳定,耐高温,直接带隙宽度大,高频大功率等特点,能够很好的弥补Si和AsGa等半导体材料的缺点,成为下一代半导体材料器件的主要应用材料,国内外研究的热点。AlGaN/GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)是以AlGaN/GaN异质结为基础的GaN微波功率器件,与传统的微波器件相比,HEMT具有高跨导,高饱和电流和高截止频率等优点,成为下一代通信行业中主要使用的微波器件。国内外已经对GaN材料进行了很多年的研究,并且达到了一定的商业化应用,但是仍然存在很多问题需要解决。本文首先介绍了国内外GaN外延材料的研究现状和应用前景,然后介绍了GaN晶体生长所采用的两步生长方案的每个步骤和生长过程,最后简述了生长的GaN晶体中的缺陷类型和对GaN晶体的影响。在实验部分,本论文详细论述了Si衬底上生长GaN晶体所使用的不同缓冲层,并且进行多次实验找到了使用不同缓冲层所生长GaN的窗口值,并且给出了所生长样品的XRD,AFM和金相显微镜所测量的结果。对于2英寸的Si生长GaN我们并且横向对比了各种缓冲层的优劣,最后发现使用渐变AlGaN缓冲层所生长的GaN外延层晶体质量最好。最后我们研究了使用超晶格来生长GaN外延层,为下一步生长大尺寸的GaN外延晶体研究开展了前期研究。在上一步实验基础上,我们生长了插入AlN阻挡层的AlGaN/GaN异质结,并且针对AlGaN层的厚度和组分进行了优化,生长出了晶体质量和表面形貌达到国际水平的AlGaN/GaN异质结,为下一步HEMT器件的制作打下了基础。(本文来源于《华中科技大学》期刊2011-01-01）
熊传兵,江风益,方文卿,王立,莫春兰[4]（2008）在《硅衬底GaN蓝色发光材料转移前后应力变化研究》一文中研究指出利用外延片压焊和湿法腐蚀技术将硅衬底上生长的InGaN多量子阱发光二极管(LED)薄膜材料转移到了新衬底上.研究结果表明,转移后的LED薄膜中GaN层受到的张应力变小,InGaN层受的压应力变大.去除转移后LED薄膜中过渡层后,GaN层受到的张应力变大,而铟镓氮层受到的压应力基本不变.将转移后的薄膜做成垂直结构的LED芯片后,其光电性能明显改善.(本文来源于《物理学报》期刊2008年05期）
章从福[5]（2008）在《南昌实现了全球硅衬底发光材料的首批量产》一文中研究指出据《中国电子材料网》报导,从南昌高新技术开发区获悉,经过近一年的建设,截至2007年12月31日,晶能光电江西有限公司年产30亿粒的硅衬底蓝、绿光LED芯片的生产能力已基本形成,从而在南昌实现了全球硅衬底发光材料的首批量产。“硅衬底蓝光二极管材料及器件”(本文来源于《半导体信息》期刊2008年01期）
冯丽[6]（2008）在《南昌实现硅衬底发光材料批量生产》一文中研究指出从南昌高新技术开发区获悉，经过近一年的建设，截至2007年12月31日，晶能光电江西有限公司年产30亿粒的硅衬底蓝、绿光LED芯片的生产能力已基本形成，从而在南昌实现了全球硅衬底发光材料的首批量产。 “硅衬底蓝光二极管材料及器件”采用新型发(本文来源于《消费日报》期刊2008-01-10）
江风益[7]（2007）在《硅衬底氮化镓LED材料与器件研发进展》一文中研究指出衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石。不同的衬底材料,需要不同的外延生长技术、不同的芯片加工技术和不同的器件封装技术。也就是说,衬底材料在一定程度上决定了半导体照明技术的发展路线。因此,在衬底的选择和评价时,必须考虑衬底本身的物理化学性能,对材料外延、器件加工、器件应用、价格等综合因素的影响。衬底选择主要取决于以下九个方面：1)结构特性好。外延材料与衬底的晶体结构相同或相近、晶格常数失配度小、结晶性能好、缺陷密度小；2)界面特性好。必需有利于外延材料成核且黏附性强；3)化学稳定性好。在外延生长的温度和气氛中不容易分解和腐蚀；4)热学性能好,包括导热性好和热失配度小：5)导电性好,能制成上下结构,以提高材料的利用率,简化器件加工工艺； 6)光学性能好,制作的器件所发出的光被衬底吸收小；7)机械性能好,器件容易加工,包括减薄、抛光和切割等；8)价格低廉；9)大尺寸,一般要求直径不小于2英时。衬底的选择要同时满足以上九个方面是非常困难的。所以,目前只能通过外延生长技术的变更和器件加工工艺的调整来适应不同衬底上的半导体发光器件的研发和生产。从长远发展来说,随着外延技术的进步和器件加工工艺的发展,不同的衬底技术路线优胜劣汰,有前途的应是有利于大幅度提高半导体光源性能价格比的衬底。目前能用于规模生产半导体照明材料的衬底有叁种,即蓝宝石(Al_2O_3)、碳化硅(SiC)和硅(Si)衬底。(本文来源于《第11届全国发光学学术会议论文摘要集》期刊2007-08-01）
马翼[8]（2007）在《晶能光电硅衬底材料与器件项目在南昌开工》一文中研究指出本报讯 2月1日上午10点30分，晶能光电（江西）有限公司硅衬底材料与器件产业化项目一期工程开工典礼在南昌高新区隆重举行。“硅衬底发光二极管材料及器件”是一种新型发光材料与器件，即用“硅”代替传统的“蓝宝石”或“碳化硅”作衬底制造材料及器件。由于硅衬底(本文来源于《消费日报》期刊2007-02-08）
傅云[9]（2006）在《晶能光电争创世界一流》一文中研究指出本报讯首席傅云报道：由南昌大学研发并具有国际领先水平和自主知识产权的“硅衬底蓝光二极管材料与器件”科研成果产业化正在南昌高新区顺利实施。据悉，实施该项目的高科技企业晶能光电（江西）有限公司2006年4月获得1000万美元的首期投资后，又与国际创业投资(本文来源于《江西日报》期刊2006-07-07）
莫春兰[10]（2006）在《硅衬底GaN基蓝光LED材料生长及器件研制》一文中研究指出宽禁带Ⅲ—Ⅴ族氮化物半导体材料在短波长发光器件、短波长激光器、光探测器以及高温、高频和大功率电子器件等方面有着广泛的应用前景而备受关注，发展十分迅速。由于GaN体单晶难于制备，目前商品化的GaN器件材料都是生长在蓝宝石衬底上或SiC衬底上，但蓝宝石的绝缘性及高硬度使器件制作更加复杂，而SiC价格很高，这都使器件的生产成本上升。相对蓝宝石和SiC而言，Si材料具有低成本、大面积、高质量、导电、导热性能好等优点，且硅工艺技术成熟，Si衬底上生长GaN薄膜有望实现光电子和微电子的集成，因此Si作为GaN薄膜衬底具有重大的应用价值。 本文采用MOCVD系统，围绕Si衬底上GaN材料生长及LED器件的制作展开研究。一方面根据Si衬底上生长GaN的难点分别提出了相应的生长方法，另一方面是根据Si衬底的特点进行器件制备研究。通过对材料及器件性能的分析，取得了一些有创新的成果： 1、研究了生长AlN缓冲层前在Si(111)衬底上铺Al的叁种方式对GaN外延材料的影响。此项研究表明，Al在Si衬底上的堆积情况对GaN外延层的质量及表面形貌有很大的影响，若堆积不好，会使外延层的质量及表面形貌变差。DCXRD和TEM测试表明，用反应室原位铺Al的方式在Si(111)衬底铺Al，可以有效地抑制SiN_x的形成，而且GaN材料表面平整，结晶质量好。 2、研究了AlN缓冲层生长厚度对GaN外延层的影响。实验结果表明：AlN缓冲层厚度有一合适范围，AlN缓冲层太薄达不到阻挡Ga滴回熔的作用，太厚达不到消除外延层部分应力的作用。AlN缓冲层厚度对外延层质量的影响表明：Si衬底上铺Al只能在开始生长AlN缓冲层的瞬间起阻挡SiNx形成的作用，真正在生长过程中起阻挡SiNx形成及Ga滴回熔的还是AlN缓冲层。 3、把本实验室在蓝宝石衬底上使用的偏离化学计量比的高温GaN缓冲层的思想用于Si(111)衬底GaN外延膜生长，大大提高GaN／Si外延层的结晶质量。(本文来源于《南昌大学》期刊2006-05-01）
硅衬底材料论文开题报告
（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：
近年来,GaN基LED在晶体生长、薄膜生长和器件制备等技术方面已取得重大突破,并已被广泛应用到景观照明和背光显示等领域,但距离真正进入巨大的家庭照明市场还有很长一段路要走,还需进一步提高器件的光电性能和降低价格。与常用的GaN异质外延衬底蓝宝石和SiC相比,Si衬底具有价格便宜、工艺成熟、易获得大尺寸和容易去除以制备垂直器件等优势,同时Si衬底也存在一些缺点,即与GaN材料之间存在巨大的晶格失配和热失配,这使得在外延生长的GaN材料中存有大量的失配位错,进而影响LED器件的光电性能。近年来本实验室虽已成功研制出Si衬底GaN基LED并推向了产业化,也打破了原有的LED市场格局,但Si衬底LED器件外延生长和器件制备方面还有许多工作要做,例如Si衬底的晶向切偏角对GaN薄膜质量的影响尚未进行深入的研究,而对于Si衬底GaN薄膜的位错研究也较少。故本论文主要在两方面做了一定的研究：一是在精确测量Si衬底的晶向切偏角的基础上,研究了衬底切偏角度对Si衬底GaN基LED外延膜的影响；二是研究了不同Si衬底上GaN外延膜的位错。主要获得了以下成果：1、利用X射线衍射法对Si(111)、Si(111)+1°和Si(111)+2°叁种衬底的晶向进行了精确测定,在证实了本实验中叁种衬底的切偏角不会影响下一步研究工作的同时,也成功将这种方法利用到了LED领域。2、研究了衬底切偏角度对Si衬底GaN基LED外延膜生长的影响,利用XRD、AFM和荧光显微镜等测试手段对外延膜的晶体质量、应力应变、表面形貌和量子阱信息四个方面进行了表征,结果表明：Si(111)+1°衬底上的外延膜在晶体质量、应力应变和小范围内表面平整度等方面与Si(111)不偏衬底相当或更好,而在大范围内表面平整度和量子阱中In组分均匀性方面稍差,而Si(111)+2°生长的外延膜质量明显变差。由此可以推断切偏角度在小于1°之内是合适的衬底取向范围,在此范围优选衬底取向应可提高外延膜质量。3、对Si(111)高阻、Si(110)低阻和Si(110)高阻叁种衬底上外延膜位错进行了研究,根据XRD测试结果计算得出上述叁种样品的位错密度分别为1.5715×109、2.0257×109和1.0399×109。但Si(110)高阻衬底上的外延膜在XRD测试结果中半峰宽最大,且计算结果显示螺位错密度大于刃位错密度,本文推测其与Si(110)高阻衬底的掺杂有一定关系。4、利用H3PO4腐蚀液对上述叁种样品的位错密度进行了研究,首先探究了每组样品的最佳腐蚀时间和温度,在此基础上对腐蚀坑的尺寸大小和形状特性进行了观察。
（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。
硅衬底材料论文参考文献
[1].聂晓辉.硅衬底GaN基近紫外、黄光LED材料生长单元技术研究[D].南昌大学.2017
[2].崔志勇.晶向偏离硅衬底上GaN材料特性及位错研究[D].南昌大学.2012
[3].张磊.硅衬底上AlGaN/GaN异质结材料的生长研究[D].华中科技大学.2011
[4].熊传兵,江风益,方文卿,王立,莫春兰.硅衬底GaN蓝色发光材料转移前后应力变化研究[J].物理学报.2008
[5].章从福.南昌实现了全球硅衬底发光材料的首批量产[J].半导体信息.2008
[6].冯丽.南昌实现硅衬底发光材料批量生产[N].消费日报.2008
[7].江风益.硅衬底氮化镓LED材料与器件研发进展[C].第11届全国发光学学术会议论文摘要集.2007
[8].马翼.晶能光电硅衬底材料与器件项目在南昌开工[N].消费日报.2007
[9].傅云.晶能光电争创世界一流[N].江西日报.2006
[10].莫春兰.硅衬底GaN基蓝光LED材料生长及器件研制[D].南昌大学.2006