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。

摘要：为了实现氢化物气相外延(HVPE)技术在蓝宝石衬底上外延生长氮化镓(GaN)过程的全自动控制,进一步提高系统的精确性和稳定性,设计了一种新型HVPE控制系统。该控制系统选用可编程逻辑控制器(PLC)为控制器,采用组态王开发系统监控软件。利用模糊推理机制和仿真分析,设计模糊比例积分微分(PID)控制器,提高反应室温区控制的快速性与稳定性。构建大、小质量流量通路,精准控制HVPE系统压力与质量流量,并进行控制系统性能测试。结果表明,该控制系统能较好地实现对GaN生长过程的自动监控,成功在蓝宝石衬底上生长出高质量6英寸(1英寸=2.54 cm)GaN,与现有的HVPE制备技术及监控手段相比,其自动控制程度更高,系统实时响应更快,更具实际生产应用价值。

摘要：根据GaN氢化物气相外延生长(HVPE)的原理,设计制作了双温区卧式HVPE系统．根据实际生长中出现的问题和CaN样品的测试情况,对系统进行了逐步的调试和改进．

摘要：利用有限元法对立式氢化物气相外延系统工艺参数进行了优化,发现在新设计的立式氢化物气相外延反应器中,存在衬底与气体入口的最佳距离,在最佳距离位置上,沉积的均匀性最好.在设定的条件下模拟的结果表明这个距离为5cm.在此基础上,模拟得到了优化的生长参数.模拟的结果还表明重力方向与GaCl气体出口方向的夹角的大小,对GaN沉积的速率和均匀性影响很大.重力方向与GaCl气体出口方向相反时得到的计算结果与两者方向相同时得到的计算结果比较,尽管GaN沉积速率有所下降,但是沉积均匀性却得到了极大的改善.此外还讨论了浮力效应对GaN沉积的影响.

摘要：使用时域有限差分方法系统地研究了直径从2μm到50μm的GaN基微盘在蓝光波段的模式强度和分布。设计了一种可以比拟微盘内高密度激子分布的偶极子排布方式,使其能够激发盘内所有光学模式。研究了盘内最大激发强度和有效共振频率数量随微盘直径的变化关系,揭示了盘内模式间的竞争关系,并给出了微盘内三种典型的激发后的光场分布。