人工晶体学报

编者按

陈小龙, 牛智川, 李忠辉, 芦红

2023, 52(5): 719-722.

摘要 ( 55 )

PDF (2468KB) ( 113 )

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Si衬底上外延生长GaN基射频电子材料的研究进展

杨学林, 沈波

2023, 52(5): 723-731.

摘要 ( 232 )

PDF (8196KB) ( 329 )

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Si衬底因兼具大尺寸、低成本以及与现有CMOS工艺兼容等优势,使Si衬底上GaN基射频(RF)电子材料和器件成为继功率电子器件之后下一个该领域关注的焦点。由于力学性质与低阻Si衬底不同,高阻Si衬底上GaN基外延材料生长的应力控制和位错抑制问题仍然困难,且严重的射频损耗问题限制着其在射频电子领域的应用。本文简要介绍了Si衬底上GaN基射频电子材料的研究现状和面临的挑战,重点介绍了北京大学研究团队在高阻Si衬底上GaN基材料射频损耗的产生机理,以及低位错密度、低射频损耗GaN的外延生长等方面的主要研究进展。最后对Si衬底上GaN基射频电子材料和器件的未来发展作了展望。

金刚石肖特基二极管的研究进展

彭博, 李奇, 张舒淼, 樊叔维, 王若铮, 王宏兴

2023, 52(5): 732-745.

摘要 ( 143 )

PDF (6775KB) ( 167 )

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金刚石具有宽带隙(5.47 eV)、高载流子迁移率(空穴3 800 cm²/(V·s)、电子4 500 cm²/(V·s))、高热导率(22 W·cm^-1·K^-1)、高临界击穿场强(>10 MV/cm),以及最优的Baliga器件品质因子,使得金刚石半导体器件在高温、高频、高功率,以及抗辐照等极端条件下有良好的应用前景。随着单晶金刚石CVD生长技术和p型掺杂的突破,以硼掺杂金刚石为主的肖特基二极管(SBD)的研究广泛展开。本文详细介绍了金刚石SBD的工作原理,探讨了高掺杂p型厚膜、低掺杂漂移区p型薄膜的生长工艺,研究了不同金属与金刚石形成欧姆接触、肖特基接触的条件,分析了横向、垂直、准垂直器件结构的制备工艺,以及不同结构对SBD正向、反向、击穿特性的影响,阐述了场板、钝化层、边缘终端等器件结构对SBD内部电场的调制作用,进而提升器件反向击穿电压,最后总结了金刚石SBD的应用前景及面临的挑战。

基于复合势垒的AlGaN/GaN异质结材料的制备与性能研究

彭大青, 李忠辉, 蔡利康, 李传皓, 杨乾坤, 张东国, 罗伟科

2023, 52(5): 746-752.

摘要 ( 94 )

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针对高线性氮化镓微波功率器件研制需求,设计并外延生长了复合势垒的Al_0.26Ga_0.74N/GaN/Al_0.20Ga_0.80N/GaN异质结构材料,通过理论计算和电容-电压(C-V)测试表明复合势垒材料存在两层二维电子气沟道。生长的复合势垒材料二维电子气迁移率达到1 510 cm²·V^-1·s^-1,面密度达到9.7×10¹² cm^-2。得益于双沟道效应,基于复合势垒材料研制的器件跨导存在两个峰,使得跨导明显展宽,达到3.0 V,是常规材料的1.5倍。复合势垒结构器件的跨导一阶导数与二阶导数具有更加优异的特性,表明其具有更高的谐波抑制能力,显示复合势垒AlGaN/GaN异质结构在高线性应用上的优势。

利用干燥空气改善熔融KOH对单晶碳化硅的腐蚀

孙帅, 宋华平, 杨军伟, 王文军, 屈红霞, 简基康

2023, 52(5): 753-758.

摘要 ( 137 )

PDF (3606KB) ( 120 )

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本文提出了一种改进的氢氧化钾(KOH)腐蚀方法,该方法利用鼓泡器将干燥空气直接通入熔融KOH中,以达到快速排出熔融KOH中水分和增强溶解氧的目的。本研究通过提升部分潮解的KOH对低掺杂n型外延片的腐蚀效果和纯KOH对高掺杂n型衬底的腐蚀效果,验证了该方法的有效性。实验结果表明:在腐蚀前的恒温时间段内,向腐蚀剂通入干燥空气,可加快腐蚀剂中水分的蒸发速度,减轻水分对腐蚀反应的抑制作用,使得部分潮解的KOH用于腐蚀外延片的效果优于未潮解的新鲜KOH;在腐蚀时向腐蚀剂通入干燥空气,可增加腐蚀剂中的溶解氧,促进腐蚀时发生的氧化还原反应,使得KOH腐蚀SiC衬底的效果近似于用KOH+Na₂O₂共熔体腐蚀得到的效果。本研究有效改良了传统KOH腐蚀方法,对于稳定KOH腐蚀条件,提高SiC位错腐蚀效果具有很好的实际应用价值。

基于聚氨酯垫的4H-SiC单晶衬底研磨性质研究

吴锐文, 宋华平, 杨军伟, 屈红霞, 赖晓芳

2023, 52(5): 759-765.

摘要 ( 123 )

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4H-SiC单晶是典型的难加工材料,研磨加工后表面损伤的密度和深度直接影响后续抛光工序的质量和效率。采用普通铸铁盘研磨工艺会导致晶圆表面划痕多、边缘破片以及去除率不稳定等问题。本实验采用聚氨酯垫研磨工艺,减少研磨划痕,提高了研磨后的表面质量,实现了SiC衬底的精准研磨。通过改变金刚石磨料粒度、磨抛盘转速、研磨压强进行SiC衬底的研磨实验,探究最优工艺参数及各条件对研磨效果的影响规律。实验结果表明:随着研磨盘速度增大,研磨的去除率增大,其对应的粗糙度先降低后升高;增大金刚石磨料的粒径会增大研磨的去除率,但研磨后表面粗糙度也会持续增大;通过增加研磨压强,材料的去除率和表面粗糙度都将增加,但去除率增加的速率由快变慢,而粗糙度增加的速率逐渐加快。综合考虑,采用聚氨酯垫研磨时,较优研磨工艺参数为:金刚石研磨液浓度为3%,金刚石粒径为1 μm,研磨液供给速度为5 mL/min,研磨压强为47 kPa,研磨转速35 r/min。该工艺下SiC材料的去除率为0.7 μm/h,研磨后SiC衬底的表面粗糙度为24 nm。

用于单片集成的硅基外延Ⅲ-Ⅴ族量子阱和量子点激光器研究

王俊, 葛庆, 刘帅呈, 马博杰, 刘倬良, 翟浩, 林枫, 江晨, 刘昊, 刘凯, 杨一粟, 王琦, 黄永清, 任晓敏

2023, 52(5): 766-782.

摘要 ( 128 )

PDF (17885KB) ( 93 )

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硅基光电子技术以光电子与微电子的深度融合为特征,是后摩尔时代的核心技术。硅基光电子芯片可以利用成熟的微电子平台实现量产,具有功耗低、集成密度大、传输速率快、可靠性高等优点,广泛应用于数据中心、通信系统等领域。除硅基激光器外,硅基光探测器、硅基光调制器等硅基光电子器件技术已经基本成熟,但作为最有希望实现低成本、大尺寸单片集成的硅基外延激光器仍然面临着诸多挑战。在此背景下,本文从直接外延无偏角III-V/Si(001)衬底、无偏角硅基激光器材料、外延技术,以及单片集成等方面探讨了近些年国内外硅基光源的研究进展,重点介绍了本研究组在硅基外延III-V族量子阱和量子点激光器方面的研究进展,包括无反相畴GaAs/Si(001)衬底的制备、硅基InGaAs/AlGaAs量子阱激光器材料外延、硅基InAs/GaAs量子点激光器材料外延和新型并联方式共面电极硅基激光器芯片制作等。

分子束外延高Al组分AlGaN薄膜及Si掺杂研究

梁潇, 李思琦, 王中伟, 邵鹏飞, 陈松林, 陶涛, 谢自力, 刘斌, 陈敦军, 郑有炓, 张荣, 王科

2023, 52(5): 783-790.

摘要 ( 80 )

PDF (12488KB) ( 97 )

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实现电学性能优良的高Al组分AlGaN外延层是制备深紫外光电器件最重要的环节之一。本工作利用分子束外延(MBE)技术,基于周期热脱附的生长方式,通过改变Al源供应量调控Al组分,并用Si进行n型掺杂,在AlN/蓝宝石衬底上得到了系列高Al组分的Si-Al_xGa_1-xN外延层(x＞0.60)。对外延层相关物理性质进行了表征测试,结果表明,外延层Al组分与生长过程中Al束流大小呈现线性关系,这为制备精确Al组分的AlGaN外延层奠定了基础。AFM结果表明,高Al组分AlGaN外延层的表面形貌强烈依赖于Ga的供应量,在生长过程中提高Ga束流可以显著降低外延层的粗糙度。基于范德堡法测量Si-AlGaN外延层电学性能,证实其载流子特性良好,其中 Al组分为0.93的样品室温下自由电子浓度、电子迁移率和电阻率分别达到了8.9×10¹⁸ cm^-3和3.8 cm²·V^-1·s^-1和0.18 Ω·cm。

MOCVD外延生长InN薄膜及其光学性质研究

殷鑫燕, 陈鹏, 梁子彤, 赵红

2023, 52(5): 791-797.

摘要 ( 84 )

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本文通过添加InGaN垫层,利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法在GaN(0001)上外延生长了InN薄膜,研究了InN薄膜的外延规律及光学性质。研究发现,相对于GaN表面,在InGaN垫层上可以获得更高质量的InN。通过在InGaN垫层中采用适当的In组分(在本工作中为In_0.23Ga_0.77N),可以完全抑制InN生长过程中铟滴的形成,获得的InN表面形貌连续平整。采用光学显微镜、高分辨率X射线衍射(HR-XRD)、透射电子显微镜(TEM)、光吸收和室温光致发光等方法研究了InN的晶体结构和光学性质。HR-XRD的ω和ω-2θ扫描显示,InGaN垫层消除了In滴的衍射信号,并且ω扫描给出了150 nm的InN薄膜的(0002)半峰全宽为0.23°。TEM选区电子衍射发现,InN几乎是无应变的。室温下InN薄膜的光吸收和强光致发光结果表明,所制备的InN薄膜能带隙约为0.74 eV。本文还初步研究了InN的异常激发依赖性的光致发光行为,证明了InN材料的表面效应对辐射复合的强烈作用。

反应磁控溅射制备h-BN薄膜及其日盲紫外探测器

武成, 朱昭捷, 李坚富, 涂朝阳, 吕佩文, 王燕

2023, 52(5): 798-804.

摘要 ( 117 )

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随着电子信息技术的飞速发展,具有更高抗干扰能力以及更高灵敏度的日盲紫外探测器引起了广泛关注。六方相氮化硼(h-BN)凭借其超宽带隙、高光吸收系数、高热导率及高击穿场强等优势成为日盲紫外探测器研究的热点材料。此外,h-BN良好的机械强度和光学透明性使其兼具柔性探测器的潜力。然而室温条件下制备的h-BN薄膜常具有较多缺陷,极大程度上限制了其柔性探测器的发展。本文在室温条件下采用反应磁控溅射,以B为生长源,在蓝宝石和Si衬底上实现了较高质量h-BN薄膜的制备,并在此薄膜的基础上制备了高性能日盲紫外探测器。3 V电压下,其探测器拥有极低的暗电流(0.07 pA)、较高的响应度(1.37 μA/W)和探测率(2.73×10¹⁰ Jones)。本文的研究结果证实了室温制备h-BN薄膜及其日盲紫外探测器的可行性,为实现可在室温下工作的h-BN探测器的应用提供了参考。

高成品率和平整度的GaN基Micro LED芯片激光剥离工艺的研究

岳龙, 徐俞, 王建峰, 徐科

2023, 52(5): 805-811.

摘要 ( 105 )

PDF (8660KB) ( 79 )

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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0.071 4 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。

Micro-LED的侧壁损伤以及光学特性

蔡鑫, 徐俞, 曹冰, 徐科

2023, 52(5): 812-817.

摘要 ( 215 )

PDF (7357KB) ( 131 )

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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、20 μm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。

高功率多结905 nm垂直腔面发射激光器

赵飞云, 任翱博, 巫江

2023, 52(5): 818-824.

摘要 ( 105 )

PDF (8140KB) ( 99 )

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本文针对激光雷达等中、远距离传感应用, 设计并制备了3结905 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)。通过PICS3D软件对多结VCSEL相邻有源区间距和P型分布布拉格反射镜(DBR)对数进行仿真计算,设计了具有2λ的相邻有源区间距和14对P型DBR的3结VCSEL。在此基础上,外延生长和制备了100单元3结905 nm VCSEL阵列,单元氧化孔径为15 μm。在窄脉冲条件下(脉冲宽度 100 ns,占空比 0.05%),该阵列的最大峰值功率达到24.7 W,峰值功率密度为182 W/mm²。

六方氮化硼外延生长研究进展

王高凯, 张兴旺

2023, 52(5): 825-841.

摘要 ( 149 )

PDF (39867KB) ( 238 )

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二维超宽禁带半导体材料六方氮化硼(h-BN)具有绝缘性好、击穿场强高、热导率高,以及良好的稳定性等特点,且其原子级平整表面极少有悬挂键和电荷陷阱的存在,使其有潜力成为二维电子器件的衬底和栅介质材料。实现h-BN应用的关键在于生长高质量的h-BN单晶薄膜,本文详细介绍了在过渡金属衬底、绝缘介质衬底和半导体材料表面外延生长h-BN的方法及其研究进展。在具有催化活性的过渡金属衬底(铜、镍、铁、铂等)上可以外延得到高质量的二维h-BN,而在绝缘介质或半导体材料衬底上直接生长h-BN单晶薄膜更具挑战性。蓝宝石以其良好的热稳定性和化学稳定性成为外延h-BN的首选衬底,蓝宝石衬底上生长h-BN薄膜的方法主要有化学气相沉积、分子束外延、离子束溅射沉积、金属有机气相外延,以及高温后退火等,通过这些方法可以在蓝宝石衬底上外延得到h-BN单晶薄膜,还可以集成到现有的一些III-V族化合物半导体的外延生长工艺之中,为h-BN的大面积应用奠定基础。此外,石墨烯、硅和锗等半导体材料衬底上生长h-BN单晶薄膜也是当前研究的一个热点,这为基于h-BN的异质结制备及其应用提供了新的方向。

退火方式及温度对层层碘化法CuI薄膜结构、形貌和光电性能的影响

耿方娟, 杨磊, 朱嘉琦

2023, 52(5): 842-848.

摘要 ( 67 )

PDF (10006KB) ( 54 )

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CuI薄膜可以通过Cu金属膜的碘化法来制备,为了优化碘化法CuI薄膜的光电特性,本文通过层层碘化法制备了CuI薄膜样品,并采用后退火和层层退火两种方式处理CuI样品,对薄膜样品的结构特性、表面形貌和光电性能进行了分析。结果表明,层层退火方式有效提高了样品的结晶度,而后退火方式则有利于薄膜表面CuI的二维平面移动,从而增加了薄膜表面的致密性。后退火方式将CuI薄膜的透过率提高至80%~90%,层层退火方式将CuI薄膜的电阻率优化至0.034 Ω·cm。

Er掺杂WS₂的制备及光电特性研究

曹晟, 张锋, 刘绍祥, 陈思凯, 赵杨, 石轩, 赵洪泉

2023, 52(5): 849-856.

摘要 ( 98 )

PDF (10545KB) ( 55 )

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化学气相沉积(CVD)是大尺度二维材料生长的有效方法,但CVD过程不可避免地会产生高密度的空位缺陷,影响材料的光电性能。本文利用碱金属卤盐辅助CVD法直接在p型Si(111)衬底上生长了毫米尺度和原子层厚的WS₂。通过在钨源中掺入饱和ErCl₃粉末,得到Er掺杂WS₂薄膜(WS₂(Er))。结合光学显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱、能量色散X射线光谱、光致发光和拉曼光谱等技术对材料进行表征,结果表明,相比纯WS₂,WS₂(Er)薄膜的荧光强度获得数量级增长,且中心波长大幅红移。荧光测试表明,相比SiO₂衬底上的WS₂,在Si衬底上生长的WS₂的荧光特性出现了明显的电荷转移效应。基于SiO₂衬底上的WS₂和WS₂(Er)场效应晶体管器件的光电测试结果表明,WS₂(Er)场效应晶体管的光响应度为4.015 A/W,外量子效率为784%,均是同等条件下纯WS₂器件的2 000倍以上。本工作对稀土掺杂二维材料的研究具有一定的参考意义。

单晶金刚石异质外延用铱复合衬底研究现状

屈鹏霏, 金鹏, 周广迪, 王镇, 许敦洲, 吴巨, 郑红军, 王占国

2023, 52(5): 857-877.

摘要 ( 129 )

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金刚石优异的物理性质使其成为下一代最有发展潜力的半导体材料之一。目前来看,基于微波等离子体化学气相沉积的异质外延可能是未来制备大尺寸单晶金刚石的最佳方法。在过去的三十年间,铱复合衬底上异质外延生长单晶金刚石取得了一定进展,特别是近几年实现了2英寸(1英寸=2.54 cm)以上的大尺寸自支撑单晶金刚石的生长。本文总结了金刚石异质外延用的衬底,简要介绍了异质衬底上的偏压增强成核,详细介绍了目前最成功的铱/氧化物、铱/氧化物层/硅复合衬底,最后对金刚石异质衬底和异质外延进行了总结,指出目前存在的问题并给出了一些可能的解决思路。

金属调制分子束外延生长氮化铝薄膜

刘欢, 邵鹏飞, 陈松林, 周辉, 李思琦, 陶涛, 谢自力, 刘斌, 陈敦军, 郑有炓, 张荣, 王科

2023, 52(5): 878-885.

摘要 ( 93 )

PDF (6344KB) ( 108 )

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本文利用等离子体辅助分子束外延(PA-MBE)系统,对常规连续外延生长和金属调制外延(MME)生长AlN薄膜进行研究。研究发现:常规连续外延方法生长模式不易控制,容易出现过度富Al和富N模式生长,而且微富Al模式生长还会出现一些凹坑,表面形貌较粗糙;然而利用MME方法生长AlN薄膜,通过精准调控Al源和N源快门打开、关闭时间,可以获得形貌较好的AlN薄膜。通过调整优化获得的MME方案为:首先Al源快门打开30 s,然后Al源和N源快门打开60 s,最后单独打开N源快门72 s;单一周期内,Al源快门打开时间与N源快门打开时间比例为0.7。以上述方案为一个周期进行循环生长40个周期,可获得粗糙度低至0.3 nm(2 μm×2 μm),几乎无凹坑的AlN薄膜。

单层α-MoO₃半导体薄膜的范德瓦耳斯外延制备

韩钰, 牛群, 周琴, 赵爱迪

2023, 52(5): 886-893.

摘要 ( 61 )

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α-MoO₃是一种典型的层状半导体过渡金属氧化物,其独特的电子结构和晶格结构使其近些年来被广泛研究。相比于体相α-MoO₃,α-MoO₃薄膜因二维几何限制而具有优异的光学、电学和力学性质。然而,单层无缺陷的α-MoO₃薄膜的外延生长迄今尚未实现。本研究在超高真空条件下使用分子束外延技术,首次在高定向热解石墨(HOPG)上范德瓦耳斯外延制备了单层无缺陷的半导体α-MoO₃薄膜,并通过氢气还原的方法产生线型缺陷,使用扫描隧道显微镜研究了完整单层薄膜及缺陷处的形貌结构和表观能隙。结果表明:通过精确控制衬底温度可以在HOPG衬底上制备出高质量单层α-MoO₃薄膜;薄膜厚度和单胞大小均符合单层α-MoO₃特征,扫描隧道谱显示其表观能隙为1.7 eV;所生长薄膜的高质量可以通过衬底HOPG的摩尔纹进一步证实。通过引入氢气可以在薄膜表面获得与摩尔纹方向垂直的明亮线缺陷,缺陷处的局域表观能隙为0.4 eV,即在一个整体为宽表观能隙的半导体材料中间实现了局部的具有窄表观能隙的通道。

石墨烯上异质远程外延GaN的研究

徐建喜, 王钰宁, 徐俞, 王建峰, 徐科

2023, 52(5): 894-900.

摘要 ( 93 )

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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。

多晶金刚石衬底范德瓦耳斯外延GaN薄膜

白玲, 宁静, 张进成, 王东, 王博宇, 武海迪, 赵江林, 陶然, 李忠辉

2023, 52(5): 901-908.

摘要 ( 98 )

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随着氮化镓(GaN)在高功率领域的广泛应用,GaN基器件的散热性能成为了制约其功率密度的主要因素,因此开辟新的热管理方案至关重要。具有高热导率的金刚石衬底可以用于改善GaN器件的散热问题。然而,由于金刚石和GaN之间的天然晶格失配,在金刚石衬底上GaN的直接外延仍然是一个难以克服的问题。本工作以二维材料/Al组分渐变的AlGaN异质结作为衬底与外延层之间的成核层,在多晶金刚石衬底上实现了单晶GaN薄膜的范德瓦耳斯外延。其中,二维材料可以有效屏蔽掉衬底与外延层晶格不匹配带来的不良影响,而Al组分渐变的AlGaN缓冲层结构可实现Ga原子和N原子的有序迁移,进而精确地控制GaN薄膜的生长。本工作为异质衬底上高质量生长氮化物提供新思路。实验结果表明,成核层的引入有效地消除晶格失配的影响,从而打破了金刚石衬底上难以直接外延单晶GaN薄膜的瓶颈。本工作为GaN基器件的功率密度的进一步提升提供了基础。

枝晶WS₂/单层WS₂薄膜的CVD可控制备与表征

张鑫, 沈俊, 湛立, 崔恒清, 葛炳辉, 武传强

2023, 52(5): 909-917.

摘要 ( 54 )

PDF (14556KB) ( 38 )

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二硫化钨(WS₂)由于具有可调的带隙、强的光-物质相互作用、较高的载流子迁移率等性质,在光电子器件领域具有较为广泛的应用。本文通过常压化学气相沉积(CVD)法,以硫粉和过渡金属氧化物为前驱体,在SiO₂/Si上生长了枝晶WS₂/单层WS₂同质结。在衬底上将样品的形貌演化分为了4个区域:叠加生长区(Ⅳ)、树枝状WS₂生长区(Ⅲ)、六角状WS₂生长区(Ⅱ)和无明显形貌区(Ⅰ)。采用光学显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱、光致发光光谱、透射电子显微镜、扫描电子显微镜等测试手段系统比较了所制备枝晶WS₂/单层WS₂在衬底上数量、形貌、结构和性质的不同。研究发现枝晶WS₂形貌的不同影响了实际缺陷浓度,从而影响了拉曼特征峰位置。利用原子吸附模型和S、W蒸气比的变化解释了形貌演化的生长机理。此外,基于枝晶WS₂/单层WS₂制备的背栅式场效应晶体管(FET)光响应率为46.6 mA/W,响应时间和恢复时间达到了微秒级别,性能优于大多数CVD法制备的单层WS₂背栅式场效应晶体管(WS₂-FET)。这一工作有助于进一步加强对二维薄膜材料可控生长的理解,对制备大面积、高质量的枝晶型结构具有一定参考价值。

高速旋转垂直热壁CVD外延生长n型4H-SiC膜的研究

韩跃斌, 蒲勇, 施建新, 闫鸿磊

2023, 52(5): 918-924.

摘要 ( 153 )

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采用高速旋转垂直热壁化学气相沉积(CVD)设备在偏向〈1010〉晶向 4°的 n 型4H-SiC衬底上进行了同质外延生长,在设定的工艺条件下,外延膜生长速率达到40.44 μm/h,厚度不均匀性和掺杂浓度不均匀性分别达到1.37%和2.79%。AFM表征结果显示表面均方根粗糙度为 0.11 nm;Leica显微镜观察显示外延膜表面光滑,生长缺陷密度很低,没有宏观台阶结构;Raman谱线清晰锐利,表现出典型的4H-SiC特征。综合分析表明,本实验使用国产的高速旋转垂直热壁CVD设备,在较高的外延生长速率下,获得了具有高厚度均匀性和高掺杂浓度均匀性的高质量4H-SiC外延膜,对目前碳化硅外延产业的发展和半导体设备的国产替代具有良好的指导作用。

济南大学刘宏团队在8英寸X轴铌酸锂晶体制备技术领域取得新突破

2023, 52(5): 925-925.

摘要 ( 67 )

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