高均匀性6英寸GaN厚膜的高速率HVPE生长研究

作     者：许万里 甘云海 李悦文 李彬 郑有炓 张荣 修向前 XU Wanli;GAN Yunhai;LI Yuewen;LI Bin;ZHENG Youdou;ZHANG Rong;XIU Xiangqian

作者机构：南京大学电子科学与工程学院南京210023 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFB3605201 2022YFB3605204) 

出 版 物：《人工晶体学报》 (Journal of Synthetic Crystals)

年 卷 期：2025年第54卷第1期

页      码：11-16页

摘      要：氢化物气相外延(HVPE)是制备GaN单晶衬底的关键技术,由于生长速率较高,如何控制大尺寸GaN高速率高均匀性生长对于获得高质量GaN衬底具有重要意义。本文针对自主设计研制的6英寸(1英寸=2.54 cm)GaN衬底用HVPE设备,通过数值模拟和实际生长实验,研究了工艺参数如源气体与衬底距离D、分隔气体、HCl流量、NH_(3)载气流量等对高速率生长GaN膜厚度均匀性的影响。数值模拟与生长实验结果发现,采用自研HVPE设备生长GaN厚膜具有高生长速率和高厚度均匀性等特点。研究表明,引入分隔气体及适当增大D值可以有效促进GaCl气体向样品边缘扩散,从而显著提升大尺寸外延厚膜的均匀性。采用最终优化工艺条件获得了厚度约11μm的6英寸GaN厚膜,其厚度不均匀性约±1.5%,生长速率大于60μm/h;随着生长时间的增加,生长速率增大,在生长时间为3 h时,6英寸GaN厚膜厚度达到约700μm,生长速率增大至200μm/h以上,且厚度不均匀性仍在±5%以内。

主 题 词：氮化镓 氢化物气相外延 晶体生长 数值模拟 厚度不均匀性 

学科分类：07[理学] 070205[070205] 08[工学] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 0703[理学-化学类] 0702[理学-物理学类] 

D　O　I：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0227

馆 藏 号：203156726...