导读:本文包含了氢化物气相外延法论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:氢化物气相外延,计算流体动力学,氮化镓
氢化物气相外延法论文文献综述
付永信[1]（2016）在《氢化物气相外延生长GaN的数值模拟》一文中研究指出随着蓝光和紫外光电器件的蓬勃发展,市场对第叁代半导体材料的需求连年激增。作为第叁代半导体中的代表,氮化镓(GaN)的应用最为广泛。为了从根本上跨越GaN基器件的质量和效率瓶颈,能够提供GaN衬底的制备技术日益受到关注,目前氢化物气相外延(HVPE)方法是公认最为可行的GaN衬底生长手段。本论文针对生长4英寸GaN衬底的大尺寸卧式HVPE系统,采用计算流体动力学(CFD)仿真方法对生长过程进行了数值模拟。本文对传统的HVPE系统进行了优化,通过在GaCl与NH_3管之间添加一路分隔气,阻止GaCl和NH_3在管口处的提前反应,同时能够有效控制GaN外延的均匀性。结合HVPE生长的其他影响参数,我们进行了二维模型与叁维模型的仿真实验。在二维模型中,我们首先研究了V/III比对生长的影响。仿真结果显示,当GaCl所占比例为0.06,即V/III比为27时,衬底上GaN的生长率分布均匀性最佳。其次,在改变分隔气流量的实验中,发现在优化流量时,衬底中间80%面积的GaN均匀性最佳。而对于衬底前后边缘,我们通过外层N2进行了优化。此外,通过进一步改变衬底的倾斜角度优化反应腔体,使GaN外延膜的整体均匀性最终达到0.7%。针对非轴对称的卧式反应腔,本文还进行了叁维建模和仿真,使计算结果更接近实际系统。在V/III比的优化实验中,我们发现沿用二维结论时,NH_3明显过量,因此进一步提高GaCl的浓度,发现当GaCl所占比例为0.17,即V/III比为10时,生长均匀性出现最优值。同样,我们发现叁维模型中对分隔气流量的要求也增加,其最优流速为0.11m/s,是二维结果的5.5倍。这些结果给HVPE生长工艺的参数优化提供了理论依据,对GaN衬底的研究和生产具有一定的指导意义。(本文来源于《南京邮电大学》期刊2016-11-18）
何舜宇[2]（2015）在《基于氢化物气相外延法氮化镓在石墨烯上的生长机理研究与表征》一文中研究指出石墨烯自2004年发现以来,受到越来越多的关注和研究。氮化镓作为第叁代半导体的代表材料,以其优异的电光学特性得到广泛的应用。本论文主要研究石墨烯的生长以及利用氢化物气相外延方法(Hydride Vapor Phase Epitaxy,HVPE)在石墨烯衬底上氮化镓薄膜的进一步生长。论文采用电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱等手段表征了石墨烯和氮化镓薄膜的形貌以及氮化镓材料中的位错,采用优化的参数得到了低缺陷密度(108cm-2数量级)的氮化镓薄膜。论文主要分为如下几个章节进行讨论:第一章:介绍了课题的背景,回顾和总结了石墨烯的发现以及石墨烯的基本结构性质和制备方法,简单介绍了氮化镓的晶体结构以及生长方法和位错类型,并介绍了目前石墨烯上生长氮化镓薄膜的进展。由此确定了本论文的工作安排。第二章:介绍了用于表征石墨烯和石墨烯上生长氮化镓的主要技术手段方法以及仪器,包括:光学显微镜(Optical Microscope,OM),扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM),透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM),拉曼光谱(Raman Spectrum,RS),原子力显微镜(Atom Force Microscope,AFM)以及X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)。第叁章:利用CVD方法生长石墨烯,并且进一步利用HVPE在石墨烯上生长氮化镓,介绍了几种不同的转移石墨烯的方法。利用分析测试手段对石墨烯和氮化镓进行了分析表征,表征了氮化镓的表面形貌以及晶体质量,CL和XRD的结果都显示位错密度在108数量级。同时,利用拉曼光谱线扫在样品横截面探测石墨烯的特征信号,证明了石墨烯的存在。第四章:研究了氮化镓中位错的类型与分布,与衬底中位错进行了对比分析。讨论了石墨烯对其上氮化镓的生长行为的影响,并分析了石墨烯对于氮化镓材料中应力的影响。(本文来源于《苏州大学》期刊2015-04-01）
俞慧强,修向前,张荣,华雪梅,谢自力[3]（2014）在《用氢化物气相外延(HVPE)法生长的氮化铟薄膜的性质研究》一文中研究指出在自制设备上用氢化物气相外延(HVPE)方法在α-Al_2O_3以及GaN/α-Al_2O_3衬底上生长了InN薄膜,并对其性质进行了研究。重点研究了生长温度的变化对所获得的InN薄膜的影响,并利用X射线衍射研究了InN薄膜的结构,用扫描电子显微镜研究了其表面性质,用霍尔测量研究了其电学性质。x射线衍射的结果表明,直接在α-Al_2O_3上生长得到的是InN多晶薄膜;而在GaN/α-Al_2O_3上得到的InN薄膜都只有(0002)取向,并且没有金属In或是In相关的团簇存在。综合分析可以发现,在650℃时无法得到InN薄膜,而在温度550℃时生长的InN薄膜具有光滑的表面和最好的晶体质量。(本文来源于《高技术通讯》期刊2014年09期）
刘战辉,张李骊,李庆芳,修向前,张荣[4]（2013）在《氢化物气相外延生长GaN膜性质研究》一文中研究指出利用氢化物气相外延技术在c面蓝宝石上生长得到纤锌矿结构GaN膜。采用高分辨X射线衍射、拉曼光谱和光致发光谱对GaN外延膜进行了结构表征和光学性质研究,重点探讨了光致发光谱的温度变化特性。样品(002)面和(102)面摇摆曲线半高宽分别为322和375 arcsec,表明生长的GaN膜具有较好的晶体质量。高分辨X射线衍射、拉曼光谱和光致发光谱测试表明,外延膜中存在0.26 GPa的面内压应力。变温光致发光谱研究发现GaN外延膜中A自由激子发射峰和施主束缚激子发射峰随温度变化服从能带收缩理论。但由于A自由激子单声子伴峰可能是一种与自由激子动能变化相关的自由激子-声子相互作用的复合机制,导致其峰位呈现先蓝移后红移变化,以及其积分强度出现先增加后降低的现象。(本文来源于《功能材料》期刊2013年23期）
张李骊,刘战辉,修向前,张荣,谢自力[5]（2013）在《氢化物气相外延生长高质量GaN膜生长参数优化研究》一文中研究指出系统研究了低温成核层生长时间、高温生长时的V/III比以及生长温度对氢化物气相外延生长GaN膜晶体质量的影响.研究发现合适的低温成核层为后续高温生长提供成核中心,并能有效降低外延膜与衬底间的界面自由能,促进成核岛的横向生长;优化的V/III比和最佳生长温度有利于降低晶体缺陷密度,促进横向生长,增强外延膜的二维生长.利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、高分辨X射线衍射、低温光致发光谱和室温拉曼光谱对优化条件下生长的GaN外延膜进行了结构和光电特性表征.测试结果表明,膜表面平整光滑,呈现二维生长模式表面形貌;(002)和(102)面摇摆曲线半高宽分别为317和343 arcsec;低温光致发光谱中近带边发射峰为3.478 eV附近的中性施主束缚激子发射峰,存在11 meV的蓝移,半高宽为10 meV,并且黄带发光强度很弱;常温拉曼光谱中E2(high)峰发生1.1 cm 1蓝移.结果表明,优化条件下生长的GaN外延膜具有良好的晶体质量和光电特性,但GaN膜中存在压应力.(本文来源于《物理学报》期刊2013年20期）
刘战辉,修向前,张李骊,张荣,张雅男[6]（2013）在《氢化物气相外延生长的GaN膜中的应力分析》一文中研究指出对在c面蓝宝石上用氢化物气相外延法(HVPE)生长的六方相纤锌矿结构的GaN膜中的应力进行了分析。高分辨X射线衍射(002)面和(102)面摇摆曲线扫描(半高宽数值分别为317和358角秒)表明生长的GaN膜具有较好的晶体质量。利用高分辨X射线衍射技术准确测量了制备的GaN膜的晶格常数,并计算得到GaN膜中面内双轴应变和面外双轴应变分别为3.37×10-4和-8.52×10-4,等静压应变为-7.61×10-5。拉曼光谱和激光光致发光谱测试表明HVPE-GaN外延膜具有较好的光学特性,利用拉曼光谱的E2模式特征峰和激光光致发光谱中近带边发射峰的频移定量计算了外延膜中的面内双轴压应力和等静压应力。两种方法得到的面内双轴压应力较为相符。(本文来源于《光谱学与光谱分析》期刊2013年08期）
植成杨[7]（2013）在《一种新型氢化物气相外延设备的研究和设计》一文中研究指出半导体技术的不断发展，推动着半导体材料广泛的应用。半导体材料中,GaN具有的禁带宽度大、击穿电压高、热导率大、电子饱和漂移速度高、和良好的化学稳定性等优越性质，使它成为迄今理论上电光转换效率最高的材料体系。由于缺少GaN体单晶材料，GaN基材料的外延只能在异质衬底上进行。GaN基材料的晶体质量、缓冲层的选择和设计等都十分依赖衬底的特性。因此研究自支撑GaN衬底，实现GaN同质外延，是一个比较迫切且有意义的工作。GaN衬底制备方法主要是氢化物气相外延（HVPE）。HVPE系统生长速度很快，但由于结构形式制约，尚未形成规模化生产。本论文在详细研究了国内外主流的几款MOCVD系统和HVPE系统的前提下，提出了一种新型的HVPE设备设计。在该新型HVPE设备主要创新点有两个：一是借鉴MOCVD可以实现规模化生产的设备特点，设计了可以实现氮化镓衬底批量生产HVPE系统；二是把HVPE系统和MOCVD系统融合在一起，实现衬底和多量子阱结构流水线式生产。本文的详细内容如下：首先详细介绍MOCVD系统和HVPE系统的原理和结构特点，总结两者的异同。接着，对比MOCVD和HVPE系统结构的差异性，提出一种新型HVPE系统设计，能实现GaN衬底的规模化生长，并与现有MOCVD相对接。通过多物理场耦合有限元计算，分析该方案的可行性。最后，对本项目HVPE系统管路设计进行说明。(本文来源于《华中科技大学》期刊2013-01-01）
田吉利[8]（2012）在《氢化物气相外延生长GaN厚膜的计算优化与实验研究》一文中研究指出GaN是宽禁带半导体，有着十分广泛的应用。但由于大尺寸的GaN体单晶材料很难制备，所以GaN基器件主要是通过异质外延方法制作。近年来由于氢化物气相外延（HVPE）方法的生长速度快，可以生长均匀、大尺寸GaN厚膜，逐渐成为人们研究的热点。数值计算在改进生长系统，优化生长工艺方面有很大的优势，其与长晶实验互相配合，有望寻求生长高质量GaN的优化工艺。本文运用基于有限元法的HEpiGaNS软件，先是研究了气体进气口到衬底之间的距离、GaCl载气流量和主载气N2流量对晶体生长的影响规律，主要通过分析反应气体GaCl和NH3在衬底附近的二维浓度分布图像、一维影像，不同条件下GaN的生长速率、反应室内的流场和衬底附近的Ⅴ/Ⅲ比等来实现。然后研究了GaN生长过程中的应力和位错变化，主要通过分析不同生长阶段的各种应力的变化和不同衬底高度下位错数值的改变来实现。通过数值计算得到利于高质量GaN厚膜生长工艺参数。最后长晶实验采用这些参数制备HVPE-GaN，并对生长出的外延膜通过一系列的表征手段如XRD、SEM、EDS、拉曼、PL等进行了其结构和质量的分析。研究表明，竖直式HVPE系统中，气体进气口和衬底之间距离对GaN晶体的生长有很大的影响，距离过大使得GaN生长速率过小，距离过小使得GaN生长速率变大但是生长极不均匀，说明存在一个优化的距离使得GaN的沉积性最好；研究发现，这个优化距离为80mm左右。GaCl载气流量的大小可以影响到反应气体GaCl和NH3在衬底附近的浓度分布，反应气体的浓度随GaCl载气流量减小而减小，其分布的均匀度却越来越好，但是载气流量减小到一定程度会使沉积均匀性变差；研究发现，GaCl载气流量为1200~1400sccm时，GaN的沉积性比较好。N2作为反应中的主载气，气流的大小直接影响到反应气体在衬底附近的浓度分布，气流的不稳定可能造成反应室内出现涡流现象；研究发现，利于GaN晶体生长的主载气N2流量在2800sccm左右。在HVPE生长系统中，晶体生长的边缘最容易出现最大热应力。随着衬底高度的不断增加，晶体内部的位错密度缓慢增加。采用数值计算优化后的工艺参数，制备出了高质量的优质GaN单晶厚膜：膜为GaN（002）单晶膜，具有六方晶系结构；厚度4μm；表面平滑，具有较高的表面质量；较小的表面压应力；（002）晶面的摇摆曲线半峰宽FWHM值为160arcsec；位错密度约为7.7710~8cm~(-2)；强度较低的缺陷发光峰。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2012-12-01）
田吉利,张化宇,汪桂根,韩杰才,崔林[9]（2012）在《氢化物气相外延法生长GaN厚膜的数值模拟》一文中研究指出GaN材料作为第叁代宽禁带半导体材料的典型代表,有着十分广泛的应用。氢化物气相外延法由于其生长速度快,可以生长均匀、大尺寸GaN厚膜,近年来再次成为人们研究的热点。文中对GaN晶体生长过程中工艺参数的优化及热应力和位错等问题进行了研究。运用基于有限元法的HEpiGaNS软件对氢化物气相外延生长氮化镓的过程进行了模拟,模拟软件集成了热量和质量传输,生长动力学,热应力和位错等模块。首先,研究了设备因素对GaN晶体生长的影响,主要是气体出口到衬底之间的距离。通过分析衬底附近的GaCl和NH3的浓度分布规律,以及晶体生长速率随距离的变化来得到这个最优距离;其次,探讨了具体工艺参数对GaN晶体生长的影响,包括GaCl载气流量,主N2流量等,分析了它们对GaN晶体生长的影响规律;最后,研究了GaN晶体中的热应力分布规律以及晶体内部的穿透位错密度随衬底高度的变化规律。模拟结果表明,竖直式HVPE系统中,气体进气口和衬底之间存在一个最优距离,在这个距离上GaN的沉积性最好,分析得出这个最优距离为80mm;GaCl载气流可以影响到GaCl和NH3在衬底上方的浓度分布,进而影响到GaN晶体的沉积,其最优范围为500～750sccm;N2作为反应中的主载气,气流的大小直接影响到反应气体在衬底附近的浓度分布,气流的不稳定可能造成反应室内出现涡流现象,有利于GaN晶体生长的N2主载气最佳流量在2800sccm;在生长系统中,晶体中几种热应力最大值一般都出现在晶体生长边缘处,随着衬底高度的不断增加,晶体内部的位错密度逐渐增加,但是变化程度不是很大。(本文来源于《第十六届全国晶体生长与材料学术会议论文集-01晶体生长基础与数值模拟》期刊2012-10-21）
杨丹丹,徐永宽,张嵩,程红娟,李晖[10]（2012）在《载气对氢化物气相外延生长厚层GaN基片的影响》一文中研究指出采用氢化物气相外延(HVPE)法生长出了高质量的厚层GaN基片。用高分辨X射线双晶衍射仪(DCXRD)及测厚仪对以N2和H2、N2混合为载气生长的基片进行测试。结果表明载气中通入H2可获得较高质量的GaN晶体,同时可以大大降低晶片的弯曲度,便于GaN材料的应用。(本文来源于《天津科技》期刊2012年01期）
氢化物气相外延法论文开题报告
（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：
石墨烯自2004年发现以来,受到越来越多的关注和研究。氮化镓作为第叁代半导体的代表材料,以其优异的电光学特性得到广泛的应用。本论文主要研究石墨烯的生长以及利用氢化物气相外延方法(Hydride Vapor Phase Epitaxy,HVPE)在石墨烯衬底上氮化镓薄膜的进一步生长。论文采用电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱等手段表征了石墨烯和氮化镓薄膜的形貌以及氮化镓材料中的位错,采用优化的参数得到了低缺陷密度(108cm-2数量级)的氮化镓薄膜。论文主要分为如下几个章节进行讨论:第一章:介绍了课题的背景,回顾和总结了石墨烯的发现以及石墨烯的基本结构性质和制备方法,简单介绍了氮化镓的晶体结构以及生长方法和位错类型,并介绍了目前石墨烯上生长氮化镓薄膜的进展。由此确定了本论文的工作安排。第二章:介绍了用于表征石墨烯和石墨烯上生长氮化镓的主要技术手段方法以及仪器,包括:光学显微镜(Optical Microscope,OM),扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM),透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM),拉曼光谱(Raman Spectrum,RS),原子力显微镜(Atom Force Microscope,AFM)以及X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)。第叁章:利用CVD方法生长石墨烯,并且进一步利用HVPE在石墨烯上生长氮化镓,介绍了几种不同的转移石墨烯的方法。利用分析测试手段对石墨烯和氮化镓进行了分析表征,表征了氮化镓的表面形貌以及晶体质量,CL和XRD的结果都显示位错密度在108数量级。同时,利用拉曼光谱线扫在样品横截面探测石墨烯的特征信号,证明了石墨烯的存在。第四章:研究了氮化镓中位错的类型与分布,与衬底中位错进行了对比分析。讨论了石墨烯对其上氮化镓的生长行为的影响,并分析了石墨烯对于氮化镓材料中应力的影响。
（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。
氢化物气相外延法论文参考文献
[1].付永信.氢化物气相外延生长GaN的数值模拟[D].南京邮电大学.2016
[2].何舜宇.基于氢化物气相外延法氮化镓在石墨烯上的生长机理研究与表征[D].苏州大学.2015
[3].俞慧强,修向前,张荣,华雪梅,谢自力.用氢化物气相外延(HVPE)法生长的氮化铟薄膜的性质研究[J].高技术通讯.2014
[4].刘战辉,张李骊,李庆芳,修向前,张荣.氢化物气相外延生长GaN膜性质研究[J].功能材料.2013
[5].张李骊,刘战辉,修向前,张荣,谢自力.氢化物气相外延生长高质量GaN膜生长参数优化研究[J].物理学报.2013
[6].刘战辉,修向前,张李骊,张荣,张雅男.氢化物气相外延生长的GaN膜中的应力分析[J].光谱学与光谱分析.2013
[7].植成杨.一种新型氢化物气相外延设备的研究和设计[D].华中科技大学.2013
[8].田吉利.氢化物气相外延生长GaN厚膜的计算优化与实验研究[D].哈尔滨工业大学.2012
[9].田吉利,张化宇,汪桂根,韩杰才,崔林.氢化物气相外延法生长GaN厚膜的数值模拟[C].第十六届全国晶体生长与材料学术会议论文集-01晶体生长基础与数值模拟.2012
[10].杨丹丹,徐永宽,张嵩,程红娟,李晖.载气对氢化物气相外延生长厚层GaN基片的影响[J].天津科技.2012