一、高迁移率GaAs本征外延层的MOCVD生长（论文文献综述）
龙军华[1]（2021）在《柔性Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池的大尺寸制备和器件研究》文中指出柔性Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池因其高效、轻柔、稳定等优点,有望广泛应用于高空飞艇、临近空间大型无人机、商业航天等空间应用装置,以及新能源汽车、智能可穿戴装备等地面移动能源系统。本文针对柔性高效Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池制备中存在的大尺寸外延材料的剥离及转移、柔性衬底制备等技术难题展开研究,同时对多结太阳电池光电互易关系、失效机制等器件物理问题进行了系统分析。主要研究成果如下:1.计算了缓冲层厚度对失配InGaAs异质外延应力弛豫的影响,通过优化单层缓冲层厚度,使影响应力释放的平衡位错密度接近最大值,应力释放效果最佳。高质量多结太阳电池外延材料是实现高效太阳电池的关键。分析了GaAs衬底失配生长的GaInP/GaAs/InGaAs三结太阳电池,表面原子力显微镜和横截面透射电子显微镜测试显示外延晶体质量良好。此外在三结太阳电池外延的基础上获得了1.96/1.55/1.17/0.83 eV AlGaInP/AlGaAs/InGaAs/InGaAs 四结太阳电池,其中AlInGaAs组分步进缓冲层几乎将全部失配位错限制在内部界面使其不会穿透到有源区,两结InGaAs子电池的失配应力已基本弛豫。2.突破常规的柔性太阳电池制备方案,创新性地提出了电镀与低温键合相结合的薄膜外延层转移方案,使得柔性太阳电池的制备工艺缩减一半,柔性衬底和外延材料之间的残余应力大大降低,且电池更轻柔、良品率更高、更适合批量生产。采用该技术成功制备了 4寸柔性三结太阳电池,光电转换效率达到34.68%,重量面密度为169 g/m2。该技术路线不受晶圆的尺寸限制,可以制备6寸、8寸甚至更大尺寸的晶圆,普遍适用于Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池,有望以低成本实现大尺寸柔性多结太阳电池的量产。同时利用转移矩阵方法构建了基于三结太阳电池天然纹理背反射器的光捕获和光子循环模型,并在此光学模型基础上优化设计了300～1350 nm 双层 TiOx/SiO2（44/83 nm）减反射膜和 300～1650 nm 四层ZnS/MgF2/ZnS/MgF2（45/17/7/71 nm）减反射膜。3.针对倒装直接生长的四结太阳电池存在的低短路电流密度但开路电压正常的这一关键问题,进行了四结太阳电池的失效分析,结果表明:短路电流密度的急剧下降并不是因为AlInGaAs组分步进缓冲层中产生的失配位错穿透到InGaAs子电池中导致漏电通道,而是因为金属有机物化学气相沉积最先生长AlGaInP子电池时引入的Al-O深能级缺陷增加了非辐射复合率并降低了材料的光学性能。通过改用高纯三甲基铝源优化AlGaInP子电池材料的外延生长,获得了光电转换效率为34.9%、开路电压为3.53 V的四结太阳电池。4.针对多结叠层太阳电池的子电池电流密度-电压曲线无法直接测量的难点,采用外量子效率与不同注入电流密度电致发光之间的光电互易关系,计算了多结太阳电池的子电池电流密度-电压特性曲线。单个子电池的分析是评估多结太阳电池性能的关键。基于多结太阳电池的光电互易关系可以分析子电池的光电特性,实现子电池针对性地优化设计指导。四结太阳电池整体效率提升的关键是降低AlGaInP顶电池的深能级复合和0.83 eV InGaAs底电池的体复合。对于底电池可以设计微纳纹理结构背反射器,实现光子回收和光捕获以增加开路电压和短路电流密度。与低带隙的底电池相比,制造高带隙的顶电池更具挑战性。减少Shockley-Read-Hall复合至关重要,尤其是对于高Al组分AlGaInP顶电池,必须平衡Al含量和材料生长质量。适当地增加有源区发射极的Al含量是一种友好的解决方案,这可以在确保足够的扩散长度的同时增加开路电压。
苏帅[2]（2021）在《基于自终止热刻蚀方法的凹槽栅GaN高电子迁移率晶体管研究》文中研究表明GaN作为第三代半导体的代表,具有大禁带宽度、高击穿场强的优良特性,同时AlGaN/GaN异质结具有高浓度二维电子气（2DEG）、高电子迁移率的突出特点,因此利用AlGaN/GaN异质结制备的高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）具有高耐压、低导通电阻、高开关速率等优点,有望应用于高频高压电力电子器件中,极大地提高能源转换的效率。在实际应用时,考虑到失效安全及简化驱动电路的需求,需要制备增强型器件。在增强型器件开发中,高均匀性、低界面态密度的栅极凹槽可控制备成为亟需解决的关键瓶颈问题之一,也成为当前国内外研究的热点。针对上述关键科学问题,本论文基于系统研究提出并开发出一种新型栅极凹槽制备的方法,并将该方法应用于器件的制备中。论文的主要研究内容如下:1.成功开发出一种新型高均匀性、低界面态密度、深度可控的栅极凹槽制备方法。深入研究了传统干法刻蚀和湿法腐蚀的机理以及存在的问题,并提出了利用MOCVD高温自终止热分解刻蚀方法实现高均匀性、低界面态栅极凹槽结构的技术思路。进而设计和生长了具有10 nm GaN插入层的复合势垒外延结构,并对该外延结构的极化模型及各外延层的作用做出了系统分析。基于该复合势垒外延结构,成功验证了热分解自终止刻蚀方法的可行性。针对分解完成后凹槽表面出现的凸起结构问题,提出了凹槽在热分解过程中所受的气流模型,详细分析了分解温度、腔室压强、NH3气流量、凹槽与气流相对方向的影响,并最终优化出分解完成后表面平整,台阶流清晰,且粗糙度为0.29nm的凹槽表面形貌。通过该自终止热分解方法的使用凹槽深度的均匀性提高了～3倍,凹槽深度达到精确可控,且分解过程对2DEG特性无影响,同时可以将由于干法刻蚀造成的界面损伤态（Cl相关）以及表面杂质（O和C等）几乎完全去除,界面态密度由～1013 eV-1·cm-2降低到～1011 eV-1·cm-2,降低了～2个数量级。2.利用Si离子注入的方法,制备出高均匀性、低接触电阻率的源漏欧姆接触。研究了传统Ti/Al基高温欧姆接触的形成原理及各层金属的作用,利用TiN表面接触层,制备出低表面粗糙度的无Au欧姆接触;通过优化AlGaN势垒厚度、Ti/Al金属的厚度比、退火温度等条件,得到接触电阻率为0.84 Ω·mm的无Au欧姆接触,但其电阻率难以继续降低。开发出完整的Si离子注入欧姆接触制备工艺,研究了离子注入剂量与接触电阻率的关系,通过优化得到接触电阻率低至～0.3 Ω·mm的源漏欧姆接触。得益于Si离子注入的高均匀性,接触电阻率的片上均匀性极高。实验中为了解决Si离子高温激活过程中的表面分解问题,利用SiN/AlN叠层结构作为高温退火的表面保护层从而有效解决了表面分解的问题,同时表面保护层增强了异质结沟道处的2DEG浓度,减小了沟道的方阻,另外该保护层薄膜可以作为器件的的钝化层存在。3.使用自终止热分解刻蚀方法成功制备了高均匀性、低栅极界面态的GaN MIS HEMT器件。与传统干法刻蚀方法制备的器件相比,其性能实现了大幅提高。阈值电压漂移减小至0.08 V,栅极失效电压提高至+13 V,阈值电压的热漂移降低至-0.4V,且VTH均匀性显着提高,达到-6.03±0.12V。设计并生长了应用于增强型MIS HEMT器件制备的双沟道复合势垒外延结构,使用该外延结构成功制备出MIS栅结构增强型器件,器件阈值电压VTH为1.2 V@10μA/mm,开关比为109,输出电流～300mA/mm以上,初步实现增强型器件操作,成功验证了自终止热分解刻蚀方法在增强型MIS HEMT器件制备中的可行性。4.开发出完整的基于自终止热刻蚀方法制备二次外延p-GaN栅增强型器件的工艺流程,并制备了与其工艺兼容的混合阳极横向二极管器件。制备的增强型器件阈值电压达到1.75 V@10μA/mm,开关比达到1010量级,阈值电压回滞减小至0.005 V,栅极漏电流降低,输出电流和峰值跨导均实现了提高。深入研究了 GaN HEMT器件在实际应用中需要与二极管反接并联使用的需求,成功开发出一种与二次外延p-GaN栅增强型HEMT器件制备工艺完全兼容的厚势垒混合阳极横向二极管器件,相比传统的一次外延薄势垒结构二极管,器件的正向开启电压Von（0.7 V）导通电阻Ron（10.2 Ω·mm）同时实现了降低,且器件在无场板结构的情况下,实现了 488 V的反向击穿电压。
刘青明[3]（2021）在《InGaN/GaN多量子阱中缺陷对其结构和性能的影响研究》文中研究说明氮化镓（GaN）基发光二极管（LED）具有光电效率转换高、体积小和寿命长等优点,广泛应用于固态照明和背光源,引领了第三代照明技术革命,取得了巨大的经济效益。GaN基LED中的多量子阱（MQWs）结构是实现电-光转换的核心,其晶体质量直接决定了 LED的光电性能。由于基于异质衬底外延GaN基薄膜以及氮化铟（InN）和GaN间物理化学性质差异较大等因素,使得InGaN/GaN MQWs中存在缺陷种类较多以及缺陷水平较高的问题。更重要的是,由于缺陷的复杂性、表征仪器的局限性以及理论计算的假设和修正处理等多方面因素,导致目前对MQWs中部分缺陷的认识仍存在一定的局限性,缺陷处载流子的输运、缺陷对光学特性的影响机理等基础性科学问题尚未完全解决。深入研究点缺陷的产生机制及其相关光学特性,对调控缺陷密度和提高LED光电性能有较大的帮助。本论文通过金属有机气相化学沉积设备外延GaN基LED,主要围绕GaN基LED MQWs中的点缺陷和V-pits缺陷问题,通过高分辨X射线衍射仪、双球差矫正电镜、光致发光谱仪等表征了样品的晶体质量、界面质量和发光性能,研究了缺陷的产生机制、对InGaN/GaN发光特性的影响以及缺陷的调控方法:（1）研究了蓝光和绿光LED原位老化过程中的发光性能和MQWs的结构变化。蓝光LED老化后光致发光谱（PL）的积分强度下降了 17.1%,InGaN量子阱层出现了呈不连续状态分布的In间隙原子,分析认为:由于In-N键能小于Ga-N,在压应力和加剧的晶格振动共同作用下,In原子更容易偏离正常晶格位置而进入间隙,形成了 In间隙原子缺陷,在In间隙原子缺陷处形成了非辐射复合中心,导致PL积分强度的下降。绿光LED老化后发光强度下降了 36.8%,峰值波长红移了 1.1 nm,观察老化后MQWs的原子像发现了 InGaN阱层中的间隙原子和阱层驰豫现象;分析认为,量子限制效应减弱、量子限制斯塔克效应（QCSE）增强以及缺陷引起的非辐射复合密度增加是发光强度下降和峰值波长红移的主要原因。（2）研究了 V-pits中AlGaN的晶体质量以及绿光InGaN/GaN MQWs中V-pits对其发光特性的影响。扫描透射（STEM）和能谱（EDS）结果表明:V-pits中AlGaN的Al组分分布不均匀、高Al组分区域的晶体质量和侧壁AlGaN/GaN界面质量较差。分析认为:Al原子在半极性面生长存在的各向异性、较低的Al原子迁移率、AlN和GaN间的失配应力以及非最优的AlGaN生长工艺共同导致AlGaN在V-pits侧壁中的生长质量较差。研究绿光MQWs中V-pits对其发光特性影响发现:室温下,V-pits附近峰值波长比c面峰值波长红移了 4.6 nm,80 K下,V-pits附近出现了双峰现象,且随温度升高,V-pits附近峰值波长的红移和蓝移量明显大于c面。分析认为:V-pits附近c面MQWs更高的In组分和更强的局域态导致峰值波长红移和双峰现象的出现,随温度升高,限制在侧壁的载流子隧穿至c面MQWs,导致V-pits附近峰值波长发生较大的红移和蓝移。。（3）研究了基于V-pits调控方法生长多波长MQWs,实现了 MQWs的三基色发光。在具有V-pits的n-GaN上继续生长MQWs,PL测试结果表明,MQWs中分别出现了峰值能量为2.603 eV、2.326 eV和2.077 eV的发光峰,分别对应蓝光、绿光和红光。表面和截面的SEM和TEM表征发现,MQWs表面出现了 3D岛和V-pits,侧壁MQWs中的In分布不均匀。分析认为:蓝光、绿光和红光发光峰分别来源于侧壁MQWs、c面MQWs和c面中的3D岛。此外,研究了插入层厚度对多波长MQWs的发光性能影响,随着高温插入层厚度增加PL的积分强度下降,这可能是由于MQWs弛豫度增加以及侧壁MQWs面积占比减小导致的。（4）研究了 GaN基LED原位电学下的结构和电学特性的变化,研究发现MQWs中出现缺陷以及漏电流较大,分析认为,MQWs表面杂质的迁移和钨探针施加的外力诱导MQWs中缺陷的产生;缺陷引起的热效应导致电流减小。
黄丰,郑伟,王梦晔,何佳庆,程璐,李悌涛,徐存华,戴叶婧,李宇强[4]（2021）在《氧化锌单晶生长、载流子调控与应用研究进展》文中指出氧化锌（ZnO）是一种历史悠久的材料,由于其微观结构非中心对称,最初被预测可以应用于压电和非线性光学领域,又因为它在室温下具有宽的禁带和高的激子束缚能,是一类重要的第三代宽禁带半导体材料,在半导体领域受到了广泛关注。然而,在实际应用中,ZnO在上述各个领域都遇到了一些瓶颈问题:在压电领域,原本被认为是绝缘的ZnO出现了意外的导电性;在非线性光学领域,ZnO的折射率差很小,难以获得好的相位匹配;在半导体领域,难以同时获得高载流子浓度、高迁移率、高热稳定性的p型ZnO。本文主要针对以上ZnO的应用前景及相关瓶颈问题进行了总结,并提出了适用于离子型化合物半导体的载流子调控普适性理论,即:载流子类型完全由材料的精细化学组分完整表达式来决定。这一规则将原本被认为是无关的材料精细化学组分完整表达式和载流子类型两个概念联系起来,在认识上具有很大的突破,并形成了材料科学研究的新范式。该范式成功指导了高绝缘和高热稳定性的n型ZnO单晶以及高迁移率掺Al∶ZnO薄膜的生长,并为高载流子浓度、高迁移率、高热稳定性p型ZnO的制备提供了新思路。近来,除了上述应用领域外,ZnO还被发现在超快闪烁体和中红外（MIR）透明导电窗口领域具有较大的应用贡献,并推测这些领域很可能领先于ZnO原本受到重视的研究领域而取得真正的应用进展。
贾鑫[5]（2020）在《GaN基金刚石散热层的制备及其性能研究》文中指出随着氮化镓（GaN）基功率器件功率越来越高,器件的“自热效应”愈加明显,对高频高功率电子器件散热提出了迫切需求。采用CVD金刚石代替传统衬底材料可以有效满足高频高功率器件散热需求,有效提升器件性能、器件寿命与可靠性。但GaN外延层沉积金刚石膜存在GaN外延层稳定性差、热失配大及应力累积导致外延层开裂等技术难题。此外,影响GaN/金刚石界面热传输的科学问题尚未明确,限制了金刚石衬底GaN基功率器件的进一步发展。本文研究在高温氢等离子体环境中GaN/保护层表面上进行金刚石的稳定形核与生长,基于静电增强自吸附效应及双金刚石层方法制备了低应力金刚石/GaN复合结构材料,研究了影响GaN与金刚石界面热传输机制,测量了金刚石/GaN的界面热阻。研究了高温氢等离子体对GaN外延层诱导分解机制及抑制分解途径,氢等离子体和温度分别是GaN分解的诱因和驱动力,因此,高温氢等离子体环境中GaN外延层的稳定性极差,在GaN表面添加保护层和提高氢等离子体中氮分压能有效抑制氢等离子体渗透,采用磁控溅射技术沉积低粗糙度致密无孔洞的非晶态SiNx和AlN保护层。研究了微波化学气相沉积方法在GaN/保护层表面沉积金刚石膜的规律,以甲烷浓度12%,沉积温度800℃时能够形成致密金刚石膜进一步抗氢等离子体渗透,基于GaN/保护层与纳米金刚石粉的静电增强自吸附效应,实现了纳米金刚石粒子高密度分散在衬底上,最终在GaN/保护层表面快速获得高度致密金刚石形核层,有效提升界面结合强度和金刚石形核层质量。根据界面热传输理论探究了界面微观结构和声子态密度失配度及保护层材料与界面热传输的相关性,提出了保护层材料选择与界面处声子态密度匹配度是影响界面热传输的重要因素,提高保护层粗糙度可以增加界面有效接触面积,实现界面热传输能力进一步提升,获得GaN/金刚石界面热阻为35.5±5.2m2K/GW。提出一种双金刚石层制备金刚石衬底GaN晶圆的方法,成功制备了低应力低界面热阻的GaN/金刚石结构,且GaN外延层转移前后晶体质量未见明显降低。霍尔测试结果显示,采用两步法金刚石工艺参数:形核阶段,甲烷浓度为12%,形核温度为800℃,形核5min后,生长阶段以甲烷浓度为5%,沉积温度为850℃时,金刚石衬底GaN外延层电子迁移率衰减最少,衰减约14%。
魏炼[6]（2020）在《面向硅基光子学的异质外延生长和缺陷调控研究》文中研究指明面对摩尔定律失效的挑战,具有性能高、尺寸小、功耗低和成本低等优点的Si基光子技术是有望解决Si集成电路瓶颈的路径之一。其中Si基Ge与Si基Ga As由于可调控直接带隙和高迁移率等优势成为Si基光子技术最有前途的材料选择。但是由于较大晶格失配和热失配,Si基上高质量的Ge外延和Ga As外延仍充满了挑战性,较高的缺陷密度制约了Si基上异质外延结构及器件的性能。本论文主要以解决Si基Ge和Si基Ga As的大失配异质外延中的问题为出发点,运用分子束外延技术实现了高质量的外延生长,并通过超高真空原位退火分别对Ge/Si和Ga As/Ge的界面进行了调控,实现了Ge/Si界面上失配位错的重排获得了高质量的单晶Ge薄膜,并且将Ga As/Ge/Si中的反向畴密度降低了70%,在Si衬底上实现了高质量的Ge/Si虚拟衬底及其与Ga As的集成。本论文的主要研究成果如下:（i）详细的阐述了分子束外延生长过程中Ge和Ga As的表面结构和最初形核的动力学等生长机理;（ii）研究了原位退火后Ge薄膜的应力状态和缺陷密度,证明应力状态由压应力转变为张应力,位错密度从109cm-2降低到107cm-2;（iii）通过退火条件的优化实现了Ge/Si界面上失配位错的重排,得到了90°的周期性失配位错阵列（IMF）,并且证明了IMF是Ge薄膜具有高迁移率和低缺陷密度的主要原因;（iv）通过霍尔效应测试揭示了Ge薄膜中载流子迁移率随缺陷运动的机制,其中室温下Ge薄膜的空穴迁移率接近1300 cm2/V·s,是目前已知报道Si上外延Ge薄膜相关文献中最高的;（v）研究了生长温度、V/III比以及退火条件对于Si基Ga As外延薄膜质量的影响,发现原位退火条件的优化可以显着降低外延Ga As薄膜的粗糙度和反相畴密度,其中Ga As表面的粗糙度从1.695 nm降低到了0.350 nm,反向畴密度由3.23μm-1降到了0.96μm-1。本论文运用外延技术和退火处理实现了Si基Ge外延薄膜的外延生长和缺陷调控,获得了具有高空穴迁移率的Ge/Si虚拟衬底,为Si基Ge上制造性能更为优异的各种光电器件（如光电探测器,激光器,波导等）提供了可能。在Ge/Si虚拟衬底上外延的高质量Ga As薄膜为后续Si基III-V光子器件的集成提供了良好的平台。对于缺陷的调控以及机理的研究,尤其是界面上失配位错的调控,将为实现更多的大失配异质外延提供更为深刻的理解和强有力的帮助。
陈扶[7]（2020）在《垂直型GaN基UMOSFET的外延生长和电学特性研究》文中进行了进一步梳理目前,GaN基功率器件的应用领域主要在中低压范围,包括很大一部分消费电子市场。在高压领域,GaN高压器件的性能主要取决于GaN单晶材料和GaN垂直型功率器件的发展。在垂直型器件中,GaN垂直沟槽型MOSFET（UMOSFET）属于增强型器件,不存在JFET区,可以实现更高的元胞密度。本论文主要开展了 GaN垂直型UMOSFET的外延生长及电学特性研究,改善了外延生长条件,探究了电学特性与关键工艺的依赖性,设计了新型器件结构,并初步探索了CAVET（current-aperture vertical electron transistor）器件。具体研究内容如下:1、二次外延界面污染研究。CV测试显示MOCVD外延生长前经过1180℃持续900 s的高温退火可以将GaN基板二次外延界面处的背景载流子浓度降低一个量级。2、调节MOCVD外延生长参数引入刃位错,并实现非故意C掺杂,从而降低GaN外延层的背景载流子浓度。通过切换N2为GaN成核层载气,同时降低生长压强和V/III比促进C的并入,可以实现方块电阻大于106Ω/□的GaN外延层。基于优化后缓冲层制备GaNHEMTs,开关可达0.96×108,击穿电压621 V。3、U型槽的刻蚀工艺条件优化。重点研究了刻蚀气体流量、RF功率和刻蚀掩模等刻蚀参数,通过原子力显微镜表征不同刻蚀条件下的刻蚀形貌、表面粗糙度和刻蚀速率等。实验结果表明光刻胶作刻蚀掩模时侧壁对刻蚀离子有反射作用,会出现微沟槽现象,而采用SiO2硬掩模可以避免此现象。由于m面{1100}上的Ga原子更易受OH-攻击,四甲基氢氧化铵（TMAH）热溶液对m面的湿法腐蚀作用比a面{1120}更明显,处理后m面的侧壁表面更光滑。4、基于上述工作,分别制备了具有叉指状结构的条形元胞器件和侧壁沟道沿m面和a面的六边形元胞器件。实验表明条形器件的饱和电流为226 A/cm2,沟道场效应迁移率72 cm2/V·s,导通电阻4.0mΩ·cm2,并分析了器件的导通电阻模型。击穿电压约400 V,SiO2与GaN界面处形成的正价带带阶成为空穴聚集的势阱,使得在SiO2区域产生电场集中导致提前击穿。研究表明,采用较小的RF功率和采用SiO2掩模的器件可以获得更高的饱和电流和沟道迁移率以及更低的界面态密度。六边形元胞器件可以增加沟道密度,对该器件的研究可为实现大元胞密度的大功率器件打下基础。实验表明,侧壁沟道沿m面的器件沟道迁移率约是沿a面的1.8倍,导通电阻比a面下降34%,界面态密度和亚阈值摆幅也更小,经研究确定,这种现象与TMAH对不同晶面的腐蚀作用不同有关。5、基于Silvaco TCAD仿真软件设计了三种能够改善器件优值的新型GaN UMOSFET器件结构。研究了 p-GaN遮蔽层与n-GaN电流扩散层结合的UMOSFET结构,在关态下,p-GaN遮蔽层有效降低了介质层电场,提高可靠性;在开态下,电流扩散层可以削弱遮蔽层带来的体JFET电阻的贡献。研究了具有超结漂移区的UMOSFET,通过实现电荷平衡提高器件击穿电压,器件优值最高5.23 GW/cm2。借鉴终端场限环结构,在漂移区引入p-GaN埋层岛,调节埋层岛长度和掺杂浓度优化漂移区的电场分布,器件的优值可以达到2.92 GW/cm2。6、成功制备了 A1离子注入GaN和Mg掺杂p-GaN作为电流阻挡层的CAVET器件。两种结构的CAVET均可实现开启与关断,其中p-GaN作电流阻挡层的器件饱和电流为631.7 A/cm2,导通电阻为6.56 mΩ·cm2,开关比为1.9×107。同时对两种技术路线进行了评价,并提出了相应的改进思路。
马嵩松[8]（2020）在《Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族碲化物半导体及异质结构的物理特性研究》文中研究说明Ⅳ-Ⅵ族碲化物是指由Ⅳ族的Ge、Sn、Pb元素与Ⅵ族的Te构成的化合物,它们属于窄带隙半导体;Ⅱ-Ⅵ族碲化物则是指由Ⅱ族的Zn、Cd、Hg元素与Ⅵ族的Te构成的化合物半导体。近年来,人们一直关注Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族碲化物半导体的拓扑性质和自旋电子学特性,这是因为SnTe、PbTe、PbSnTe、HgTe和HgCdTe等半导体具备较强的自旋轨道耦合作用,所以它们是实现非平庸拓扑相的绝佳材料。从技术角度来说,Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体的生长手段成熟且多样,这意味着人们可以获得研究所需的高质量薄膜和各种异质结构。正是由于上述优势,首个拓扑绝缘体（HgTe/Hg1-xCdxTe量子阱）和拓扑晶体绝缘体（SnTe）都是在Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族碲化物半导体或者其异质结构中实现的。另外,HgCdTe和PbSnTe还是十分重要的红外探测器材料。基于以上特点,Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族碲化物半导体及其异质结构无论是在基础研究还是在器件应用方面都具有重要的研究价值。本文首先研究了 PbTe、CdTe、ZnTe的外延生长,获得了高质量的薄膜和异质结构样品。通过在PbTe中引入Te反位缺陷,实现了能带反转,然后用ARPES和SdH振荡研究了 PbTe:TePb拓扑晶体绝缘体的性质。接着,利用输运实验研究了Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族碲化物半导体异质结构的载流子浓度和迁移率对温度的依赖关系。PbTe/ZnTe界面高迁移率二维电子气（2DEG）的磁阻表现出反弱局域化（WAL）特点。我们通过优化生长条件抑制界面缺陷使范德瓦尔斯（vdW）外延的PbTe/CdTe异质结磁阻特征从弱局域化（WL）转变成WAL特点,并且出现了 SdH振荡,振荡相位因子表明PbTe/CdTe界面2DEG是具有π贝里相位的狄拉克费米子。研究取得了如下创新性成果:1.在分子束外延（MBE）生长PbTe的过程中,通过调控Pb元素和Te元素的化学计量比实现了 Te反位缺陷（TePb）掺杂的PbTe（PbTe:TePb）,HRXRD测量表明TePb缺陷掺杂在PbTe中引入了约1.5%的压应变。第一性原理计算的结果表明,PbTe:TePb发生了能带反转,实现了从平庸绝缘体到拓扑晶体绝缘体的转变。使用ARPES测量比较了 PbTe:TePb和非故意掺杂PbTe的能带结构差异,发现价带顶附近存在非抛物型的表面态,而且靠近F点的价带发生了凹陷,是能带反转所致。2.我们在PbTe:TePb薄膜的SdH振荡实验中观察到了非平庸的π贝里相位,表明系统具有狄拉克电子性质,符合理论计算的预言,即PbTe:TePb是拓扑晶体绝缘体。通过测量压力下的SdH振荡,我们发现PbTe:Tepb的振荡频率随着压力变化,说明其费米面结构在压力下发生了改变,结合第一性原理计算结果,我们阐明了费米面演化的过程是Lifshitz 转变。3.首次实现了 PbTe/ZnTe（111）异质结。通过高分辨率截面透射电子显微镜（HRXTEM）研究了其界面原子的排布。ZnTe和PbTe在界面处共用一层Te原子,由于两侧配位数的差异,界面上会出现未成键电子。电阻率和霍尔效应测试表明,界面上存在一层高迁移率的电子气,其室温迁移率约900 cm2V-1s-1。低温磁输运实验表明,在2K时PbTe/ZnTe界面2DEG的迁移率超过40000 cm2V-1s-1,电子面密度约为4×1013cm-2.而且,其磁阻表现出WAL特征,通过拟合分析发现WAL可能来自界面双轴压应力导致的能量上移的PbTe的F点表面态贡献。4.在PbTe/ZnTe（111）异质结上发现了红外敏感的侧向光伏效应（Lateral photovoltaic effect,LPE）,即在异质结表面施以不均匀的红外光辐照会在平行于表面的方向建立电势差。得益于其界面电子的高迁移率,这种光伏信号的响应速度很快。实验测得这种LPE的光电响应速度约为几个纳秒,有望应用于红外探测器。5.为了克服在BaF2衬底上生长Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族碲化物半导体存在的局限性,我们在柔性、层状的云母（mica）衬底上实现了 PbTe（111）薄膜和PbTe/CdTe（111）异质结的vdW外延,发现了 PbTe表面缺陷导致的WL负磁阻。并通过提高生长PbTe的Te束流,抑制了缺陷产生,显着提高了 PbTe/CdTe界面2DEG的迁移率,优化后的PbTe/CdTe异质结磁阻表现出WAL特征,并且观察到SdH振荡。由SdH振荡朗道能级拟合得到贝里相位为π,证明了在mica衬底上外延的PbTe/CdTe异质结界面2DEG也具有狄拉克费米子性质。目前Fe3O4和CoFe2O4已经在mica上实现了高质量生长,将这些磁性材料与PbTe/CdTe异质结结合,可用于自旋电子器件研究。
吕全江[9]（2020）在《有源区结构对硅衬底GaN基LED载流子输运及复合影响的研究》文中提出随着光效的不断提升,GaN基LED在固态照明、显示等领域获得了广泛应用,为全球节能减排作出了重大贡献。根据美国能源部最新的LED效率提升计划,红、黄、绿、蓝各色LED的电光转换效率最终都要达到86%。目前各色LED光效与目标值均有差距,尤其是受制于“绿光鸿沟”问题的黄绿波段,差距巨大。在解决“绿光鸿沟”方面,近年来南昌大学国家硅基LED工程技术研究中心取得了很大进展,研发的硅基绿光LED（520 nm）电光转换效率超过45%（20 A/cm2）,硅基黄光LED（565 nm）电光转换效率接近30%（20A/cm2）,达到国际领先水平。然而与最终目标相比,光效还有很大提升空间。本文在国家硅基LED工程技术研究中心的技术平台以及对V形坑机理已有认识的基础上,通过改变含V形坑硅基LED的有源区结构,研究了载流子输运和复合的调控方法与机理,逐步形成了“疏堵结合、加强阱间交互”的载流子调控思路,藉以提升载流子在有源区中的利用率,提升器件内量子效率,改善效率droop,并设计了与之对应的有源区新结构。取得的主要研究成果如下:1.通过对比有无V形坑的硅基绿光LED样品发现,在n-GaN上生长InGaN/GaN多量子阱（MQWs）时,单纯在n-GaN与MQWs之间插入InGaN/GaN超晶格准备层不足以弛豫InGaN量子阱所受的压应力,还需要形成较大尺寸的V形坑。V形坑可以促进InGaN量子阱中In原子并入并获得陡峭的阱垒界面。在不形成V形坑的情况下,InGaN量子阱所受的压应力难以弛豫,产生相分离,表面变粗糙且阱垒界面变差。2.V形坑可以显着增强空穴注入到MQWs的效率,降低器件正向工作电压,提高器件发光效率。100K时,在含V形坑的样品中观察到了超晶格量子阱的发光峰,说明空穴可以通过V形坑侧壁注入到n侧的超晶格中与电子发生复合,在超晶格准备层中插入n-AlGaN作为空穴阻挡层可显着抑制空穴泄漏。而对于无V形坑的样品,在100K时,观察到了电子泄漏到p层与空穴发生复合的特征峰。两者对比可以确认V形坑有增强空穴注入效率的作用,且电子泄漏是由于空穴注入效率差所致。3.创新性地将InGaN/GaN MQWs有源区按照功能划分为载流子限制阱和载流子发光阱,其中限制阱分布在靠近n侧区域,发光阱分布在靠近P侧区域。限制阱具有比发光阱更大的禁带宽度,在起到将载流子限制在发光阱中的同时,还能够减少对发光阱所发光的吸收。实验证实了在含V形坑的多量子阱有源区中,靠近P侧的末阱对器件发光贡献不大,参与发光的量子阱主要集中在靠近p侧的倒数第二、三、四量子阱中。4.在上述研究结果的基础上,提出了“疏堵结合、加强阱间交互”的载流子调控思路,创新性地设计了由载流子发光阱和载流子限制阱混合而成的新型类三明治有源区结构。在此结构中,合理尺寸的V形坑与适当厚度、组分的AlGaN电子阻挡层结合可以“疏导”空穴通过V形坑侧壁注入到发光阱中,而限制阱则可以将载流子“堵截”在发光阱中,提升发光阱中载流子浓度;适当减薄发光阱对应的量子垒厚度,可以保证在不降低量子阱晶体质量的前提下,增强载流子在发光阱间的交互作用,提升载流子在发光阱中分布的均匀性。实验结果表明,以上设计可显着提升器件大电流下的EQE,降低效率droop。基于此类三明治有源区结构,获得了 20 A/cm2下,EQE达41.6%的528nm硅基绿光LED（2016年11月获得）,相关研究结果在ACS Photonics上发表。5.利用ABC+f（n）模型研究了 Si衬底GaN基LED在不同电流密度下载流子非辐射复合机制以及对器件光效的影响。结果表明:（1）在小电流密度下,载流子在缺陷能级处发生非辐射复合,载流子寿命变短,Shockley-Read-Hall（SRH）复合项An明显增加,EQE严重下降。随着注入电流增加,SRH复合逐渐饱和,在大电流下对EQE的影响可忽略不计。（2）导致样品在大电流下EQE下降,效率droop增大的主要原因是电子泄漏,此结论被低温电致发光光谱中观察到电子泄漏峰证实,同时也被ABC+f（n）模型中电子泄漏项Dn4明显增加所确认。（3）电子泄漏的成因主要来自于空穴注入效率的降低,通过调节外延结构提升空穴注入效率以及加强载流子阱间交互是抑制电子泄漏的有效途径。6.研究了量子垒掺Si个数对硅基黄光InGaN/GaN MQWs载流子分布及光效的影响。结果表明:（1）量子垒掺Si可以显着阻挡空穴注入到更深的量子阱中。在低温下,空穴具有更大的动能,在受到电子阻挡时会部分经由V形坑侧壁注入到靠n侧的量子阱中,在大电流下甚至可泄漏到超晶格准备层中。（2）量子垒掺Si个数太少会导致参与复合的电子浓度不足,降低器件光效;掺Si个数太多会导致电子和空穴在靠近P侧的量子阱中载流子浓度降低,削弱辐射复合速率,降低器件光效。仅在靠近p侧的倒数一到两个量子垒不掺杂时,电子和空穴在靠p侧的少数几个量子阱中具有最佳的匹配度,载流子辐射复合速率和器件光效显着提升。以上研究成果部分内容已发表在ACS Photonics、Journal of Luminescence、Superlattices and Microstructures、Chinese Physics B 以及 Chinese Journal of Luminescence上,得到同行专家的认可。本文所提出的类三明治有源区结构已被国家硅基LED工程技术研究中心采纳,并在硅基绿光LED的生产中取得实质性效果。本文研究结果对硅衬底GaN基含V形坑LED的外延结构、光电性能以及器件物理的研究具有参考价值与积极意义。
杨施政[10]（2020）在《Si基InP HBT器件及电路电热特性研究》文中研究指明延续了半个多世纪的摩尔定律即将被终结,在集成电路未来的发展中,包含III-V族与Si CMOS器件的异质集成电路,可以提供体积更小、性能更高、成本更低的解决方案。InP HBT器件具有超高频、高线性度等诸多优异特性,使InP HBT/Si CMOS异质集成技术极具发展前景。在多种异质集成工艺中,Si基InP异质外延生长是实现高质量、高精度、高性能、高灵活性的InP/Si异质集成最有前景的技术途径。然而,由于InP与Si晶体结构不同且晶格失配很大,首当其冲的问题即为如何生长高质量的InP外延层。而且,在Si基InP异质外延工艺中,通常使用较厚的III-V族三元化合物缓冲层来抑制缺陷的形成,其热导率很低,非常不利于晶体管通过缓冲层散热到Si基衬底。再加之InP HBT通常工作在较大电流密度下,器件自身发热也十分严重。由此可见,Si基InP HBT器件及电路的散热问题必将十分突出。因此,本文将基于Si基InP异质外延技术,围绕其面临的电热及工艺问题开展如下研究,主要工作及创新点包括以下几个方面:（1）针对SATSM（semi-analytic temperature superposition method）算法计算精度不高的问题,提出了一种更为精确的新型电热分析算法——基于迭代的半解析温度分布算法（SATSM-I,semi-analytic temperature superposition method base on iteration）。该算法创新性地提出了器件“内环境温度”概念,将电路中的每个器件赋予一个独立的内环境温度,通过内环境温度的不断迭代变化,将多器件热耦合效应引起的材料热导率变化考虑在内。不仅能够实现算法精度的提升,而且可以保持温度直接叠加算法计算的高效性。仿真及实验结果表明:相比于SATSM算法,SATSM-I算法可以精确地计算出器件的结温,大幅度降低误差,而且其迭代过程非常高效,迭代一次就能显着降低误差,具有较高的精确性和高效性,可用于高精度、高效率地计算大型集成电路的温度分布。（2）研究了不同缓冲层结构对Si基InP HBT器件电热特性的影响,构建了器件电热特性与外延工艺设计的相关性,为Si基InP缓冲层提供了优化设计方案。缓冲层结构包括InxGa1-xP/Ga P、InxGa1-xAs/GaAs、InxGa1-xAs/GaAs/Ge/Si O2以及InxAl1-xAs/GaAs/Ge/Si O2。仿真分析结果表明,InxGa1-xP和InxGa1-xAs由于较低的热导率,在较厚的情况下,会对器件带来严重的散热问题。相比而言InxAl1-xAs材料热导率更大,能够很好地缓解突出的散热问题,从而有效地提高器件的电热特性。相比Si基衬底,Ge/Si O2/Si衬底并不会由于薄层Si O2的存在显着恶化器件的电热特性,因此InxAl1-xAs/GaAs/Ge/Si O2是一个很好的缓冲层设计方案。（3）针对Si基InP HBT电路的电热特性进行了详细研究。首先,将提出的新型电热分析方法SATSM-I应用于一款Si基InP HBT二分频器电路的电热分析。该算法能快速精确地计算出电路的温度分布,表明SATSM-I算法对异质集成工艺具有良好的兼容性,其应用范围可以从同质电路扩展到异质集成电路领域。其次,分析了温度变化对电路性能的影响。结果表明,对于较大规模的电路,温度的小幅度变化也会对电路性能造成严重影响。因此,在兼顾电热特性的基础上,针对多款InP HBT/Si CMOS异质集成电路提供了设计方案。（4）使用GSMBE技术,针对Si基InP异质外延工艺及生长机理开展了多方面研究。首先,采用两步生长法在Si衬底上直接外延生长InP,详细研究了低温成核层生长温度对InP外延层质量的影响。实验结果表明低温成核层存在最优生长温度,在过低和过高的温度下,材料的结晶质量均较差。接着,研究了低温成核层不同的生长厚度对InP外延层质量的影响,实验结果表明随着生长厚度的不断增加,InP外延层的晶体质量也更好。此外,我们针对InxGa1-xAs/GaAs与InxGa1-xP/Ga P两种组份线性渐变缓冲层结构进行研究,实验结果表明随着线性渐变生长时间的逐渐增加,材料组份渐变速率越慢,因此其表层InP材料中的缺陷密度更低,结晶质量更好。由于Ga P渐变到InP的晶格变化范围更大,在相同的渐变时间下,其渐变速率更大,因此InxGa1-xAs/GaAs结构表面的InP层晶体质量更好。本文的这些研究结果对Si基InP HBT器件及电路的电热分析与设计具有很强的指导意义。
二、高迁移率GaAs本征外延层的MOCVD生长（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：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（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。
三、高迁移率GaAs本征外延层的MOCVD生长（论文提纲范文）
（1）柔性Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池的大尺寸制备和器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 Ⅲ-Ⅴ化合物半导体太阳电池基础 |
| 1.2.1 太阳辐射光谱 |
| 1.2.2 太阳电池基本原理 |
| 1.2.3 太阳电池主要参数 |
| 1.2.4 太阳电池效率极限 |
| 1.3 Ⅲ-Ⅴ化合物半导体太阳电池发展历程 |
| 1.3.1 GaAs单结太阳电池 |
| 1.3.2 AlGaAs(GaInP)/GaAs双结太阳电池 |
| 1.3.3 GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池 |
| 1.3.4 光谱匹配多结太阳电池 |
| 1.4 柔性Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 国内外研究进展 |
| 1.5 本论文的研究内容和安排 |
| 第二章 Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池测试表征方法 |
| 2.1 Ⅲ-Ⅴ半导体材料外延技术 |
| 2.1.1 分子束外延(MBE) |
| 2.1.2 金属有机物气相外延(MOVPE) |
| 2.2 Ⅲ-Ⅴ半导体材料表征技术 |
| 2.2.1 原子力显微镜(AFM) |
| 2.2.2 高分辨X射线衍射(HRXRD) |
| 2.2.3 光致发光(PL) |
| 2.2.4 阴极发光(CL) |
| 2.2.5 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.2.6 二次离子质谱(SIMS) |
| 2.2.7 分光光度计 |
| 2.2.8 椭偏仪 |
| 2.3 Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池测试系统 |
| 2.3.1 电致发光(EL) |
| 2.3.2 电流-电压(I-V)特性曲线 |
| 2.3.3 外量子效率(EQE) |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 多结太阳电池材料生长和表征 |
| 3.1 异质外延应力弛豫计算 |
| 3.1.1 异质外延晶格应变 |
| 3.1.2 异质外延临界厚度 |
| 3.1.3 平衡位错密度计算 |
| 3.2 多结太阳电池外延结构设计 |
| 3.2.1 子电池材料 |
| 3.2.2 倒装三结太阳电池 |
| 3.2.3 倒装四结太阳电池 |
| 3.2.4 倒装六结太阳电池 |
| 3.3 多结太阳电池外延材料生长 |
| 3.4 多结太阳电池外延材料表征 |
| 3.4.1 GaInP/GaAs/InGaAs三结太阳电池 |
| 3.4.2 AlGaInP/AlGaAs/InGaAs/InGaAs四结太阳电池 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 柔性多结太阳电池器件制备 |
| 4.1 柔性多结太阳电池制备方案 |
| 4.1.1 二次键合技术方案 |
| 4.1.2 电镀与低温转移技术方案 |
| 4.2 柔性多结太阳电池工艺优化 |
| 4.2.1 电镀Cu |
| 4.2.2 正面电极 |
| 4.2.3 工艺流程 |
| 4.3 宽光谱减反射膜(ARC)设计 |
| 4.3.1 ARC原理 |
| 4.3.2 ARC光学材料 |
| 4.3.3 多结太阳电池光学模型 |
| 4.3.4 300～1350 nm ARC |
| 4.3.5 300～1650 nm ARC |
| 4.4 太阳电池系统 |
| 4.4.1 热光伏电池系统 |
| 4.4.2 柔性多结太阳电池系统 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 多结太阳电池器件物理分析 |
| 5.1 四结太阳电池失效分析 |
| 5.1.1 典型失效特征 |
| 5.1.2 失效原因分析 |
| 5.1.3 失效原因总结 |
| 5.2 光电互易原理 |
| 5.2.1 公式推导 |
| 5.2.2 数据处理 |
| 5.3 子电池分析 |
| 5.3.1 三结太阳电池 |
| 5.3.2 四结太阳电池 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（2）基于自终止热刻蚀方法的凹槽栅GaN高电子迁移率晶体管研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 GaN的材料优势及其应用 |
| 1.2 AlGaN/GaN异质结的极化特性及外延衬底选择 |
| 1.2.1 AlGaN/GaN异质结极化特性分析 |
| 1.2.2 衬底的选择以及Si衬底GaN的优势 |
| 1.3 Si衬底增强型GaN HEMT器件的国内外研究现状 |
| 1.3.1 增强型GaN HEMT器件的技术路线及研究现状 |
| 1.3.2 增强型GaN HEMT器件面临关键技术问题 |
| 1.4 论文设计与工作安排 |
| 第2章 GaN HEMT的外延、工艺及测试表征 |
| 2.1 GaN HEMT的材料外延及其表征 |
| 2.1.1 GaN HEMT外延设备简介 |
| 2.1.2 外延材料表征 |
| 2.2 器件制备工艺及加工设备 |
| 2.3 器件性能表征测试 |
| 2.4 Silvaco TCAD仿真软件对GaN HEMT器件的仿真应用 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于自终止热刻蚀方法的栅极凹槽结构制备 |
| 3.1 传统的凹槽结构制备方法及其存在的问题 |
| 3.2 自终止热刻蚀凹槽制备方法的开发与优化 |
| 3.2.1 自终止热刻蚀方法的提出 |
| 3.2.2 用于自终止热刻蚀方法的外延结构设计及极化特性分析 |
| 3.2.3 MOCVD自终止热刻蚀的影响因素 |
| 3.3 自终止热刻蚀制备凹槽的表征与分析 |
| 3.3.1 凹槽的均匀性及2DEG特性 |
| 3.3.2 表面元素分析 |
| 3.3.3 界面态密度的表征分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 低电阻率欧姆接触的制备与研究 |
| 4.1 欧姆接触的表征测试方法 |
| 4.2 Ti/Al基欧姆接触的研究与优化 |
| 4.2.1 传统Ti/Al基高温欧姆接触的原理及存在的问题 |
| 4.2.2 TiN对退火后接触表面形貌的影响 |
| 4.2.3 Ti/Al厚度、势垒厚度及退火温度对接触电阻率的影响 |
| 4.3 Si注入欧姆接触的制备与研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于自终止热刻蚀方法的MIS HEMT器件 |
| 5.1 耗尽型MIS HEMT器件的制备 |
| 5.2 复合势垒层结构MIS增强型器件制备 |
| 5.2.1 增强型器件的外延设计 |
| 5.2.2 增强型器件的制备与性能 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 二次外延p-GaN栅HEMT的制备与研究 |
| 6.1 二次外延p-GaN栅增强型HEMT的优势 |
| 6.2 二次外延p-GaN栅增强型HEMT的器件制备与性能 |
| 6.2.1 器件制备工艺的兼容性 |
| 6.2.2 器件的制备工艺与电学性能 |
| 6.3 基于二次外延技术的p-GaN栅混合阳极横向二极管研究 |
| 6.3.1 p-GaN栅混合阳极横向二极管工艺制备 |
| 6.3.2 器件性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（3）InGaN/GaN多量子阱中缺陷对其结构和性能的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1. 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 GaN基半导体化合物的基本物理特性 |
| 1.2.1 Ⅲ族氮化物晶体结构和基本性质 |
| 1.2.2 InGaN/GaN多量子阱(MQWs)结构 |
| 1.3 GaN基LED简述 |
| 1.3.1 LED结构 |
| 1.3.2 LED发光原理 |
| 1.3.3 LED Efficiency Droop |
| 1.4 GaN基LED的缺陷研究进展 |
| 1.4.1 点缺陷 |
| 1.4.2 位错 |
| 1.4.3 V-pit缺陷 |
| 1.5 GaN基LED原位透射显微镜实验研究 |
| 1.6 选题意义与研究内容 |
| 1.6.1 选题意义 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 2. GaN薄膜生长和表征方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 MOCVD设备 |
| 2.2.1 MOCVD设备现状 |
| 2.2.2 MOCVD设备组成和优势 |
| 2.3 MOCVD生长原理 |
| 2.3.1 MOCVD原理 |
| 2.3.2 MOCVD工艺 |
| 2.4 高分辨X射线光谱仪 |
| 2.4.1 HRXRD简介 |
| 2.4.2 MQWs衍射运动学 |
| 2.5 聚焦离子束刻蚀机 |
| 2.6 透射电子显微镜 |
| 2.7 原位透射电子显微实验方法 |
| 2.8 光致发光谱仪 |
| 2.9 本章小结 |
| 3. 原位老化下蓝、绿光InGaN/GaN MQWs的点缺陷产生及其发光特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 原位老化下蓝光InGaN/GaN MQWs的点缺陷产生及其发光特性研究 |
| 3.2.1 GaN基蓝光LED外延生长 |
| 3.2.2 HRXRD、STEM和PL结果与讨论 |
| 3.3 原位老化下蓝光InGaN/GaN MQWs的点缺陷产生及其发光特性研究 |
| 3.3.1 GaN基绿光LED生长及TEM样品制备 |
| 3.3.2 结构、性能及理论模拟分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4. V-pits缺陷生长机理及对绿光InGaN/GaN MQWs发光性能影响研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 GaN/AlGaN V-pits生长机理研究 |
| 4.2.1 实验部分 |
| 4.2.2 V-pits的结构分析及其生长机理分析 |
| 4.3 绿光InGaN/GaN MQWs中V-pits对其发光特性的影响研究 |
| 4.3.1 GaN基绿光LED外延生长 |
| 4.3.2 V-pits的结构、发光特性以及相关机理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于V-pits缺陷调控生长三基色InGaN/GaN MQWs白光LED |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三基色InGaN/GaN MQWs外延生长 |
| 5.3 结果分析 |
| 5.3.1 SEM表面形貌分析 |
| 5.3.2 HRXRD分析 |
| 5.3.3 STEM分析 |
| 5.3.4 CL分析 |
| 5.3.5 PL分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6. 原位电学TEM下绿光LED中InGaN/GaN MQWs的缺陷行为 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 GaN基绿光LED原位电学芯片制备 |
| 6.3 原位实验结果与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 7. 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的主要成果 |
（4）氧化锌单晶生长、载流子调控与应用研究进展（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 ZnO在介电压电和半导体领域的探索 |
| 1.1 ZnO在介电压电领域的研究探索 |
| 1.2 ZnO在半导体领域的研究探索 |
| 2 氧化锌的单晶生长 |
| 2.1 水热生长方法 |
| 2.2 纯ZnO晶体水热生长 |
| 2.3 ZnO∶Ga晶体水热生长 |
| 3 ZnO的载流子自由调控 |
| 3.1 理论规则的发现 |
| 3.2 离子型晶体的热稳定性取决于阴离子晶格完整性 |
| 3.3 离子型晶体的高迁移率取决于阴离子晶格完整性 |
| 3.4 半导体学家和材料学家对物质的认知范式 |
| 3.5 理解半导体中的能带、施主与电子、受主与空穴 |
| 3.5.1 对能带的理解 |
| 3.5.2 对施主和电子的理解 |
| 3.5.3 对受主和空穴的理解 |
| 3.6 离子型晶体的导电类型取决于精细化学组分完整表达式 |
| 4 ZnO的载流子策略 |
| 4.1 热稳定n型ZnO的成功制备 |
| 4.2 p型ZnO的制备策略 |
| 4.3 p型ZnO的实践尝试 |
| 4.3.1 针对单晶的p型尝试 |
| 4.3.2 针对薄膜的p型尝试 |
| 4.4 一个意外的结果：高阻ZnO单晶 |
| 4.5 p型ZnO制备的其他路径及相关设备设想 |
| 5 ZnO材料在其他应用领域的潜力发现和进展简介 |
| 5.1 ZnO 超快闪烁体 |
| 5.2 ZnO中波红外透明导电窗口 |
| 6 结语与展望 |
（5）GaN基金刚石散热层的制备及其性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 氮化镓的性能及应用前景 |
| 2.1.1 氮化镓的基本性能 |
| 2.1.2 氮化镓制备的研究进展 |
| 2.1.3 氮化镓的性能及应用 |
| 2.2 氮化镓器件自热效应及解决方案 |
| 2.3 金刚石的基本性能及制备方法 |
| 2.4 金刚石在GaN功率器件中的应用研究进展 |
| 2.4.1 键合技术制备金刚石衬底GaN |
| 2.4.2 基于GaN外延层背面直接生长金刚石 |
| 2.4.3 单晶金刚石衬底散热技术 |
| 2.4.4 高导热金刚石钝化层散热技术 |
| 3 研究内容与试验方法 |
| 3.1 研究内容 |
| 3.2 研究思路 |
| 3.3 实验方法 |
| 3.3.1 实验设备 |
| 3.3.2 实验材料 |
| 3.4 实验内容 |
| 3.4.1 制备金刚石衬底GaN晶圆的关键技术 |
| 3.4.2 制备金刚石衬底GaN晶圆技术路线 |
| 3.5 制备金刚石衬底GaN结构的表征手段 |
| 3.5.1 形貌及显微组织表征和评价 |
| 3.5.2 物相表征 |
| 3.5.3 成分及成键状态表征 |
| 3.5.4 电学特性表征 |
| 3.5.5 力学特性表征 |
| 3.5.6 薄膜和粉末zeta电位表征 |
| 3.5.7 热学特性表征 |
| 4 氢等离子体环境中GaN的稳定性研究 |
| 4.1 高温氢等离子体中GaN外延层的诱导分解 |
| 4.2 高温氢等离子体中GaN稳定性强化研究 |
| 4.2.1 保护层对抑制GaN分解的作用 |
| 4.2.2 增加氮分压对抑制GaN分解的作用 |
| 4.2.3 保护层和N2对抑制GaN分解的作用 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 氮化镓的保护层制备及特性分析 |
| 5.1 保护层选择及制备的影响因素分析 |
| 5.2 磁控溅射沉积条件对沉积SiNx的影响 |
| 5.2.1 溅射功率对沉积SiNx保护层的特性影响 |
| 5.2.2 气体比例对沉积SiNx保护层的特性影响 |
| 5.2.3 沉积温度对沉积SiNx保护层的特性影响 |
| 5.3 磁控溅射沉积条件对沉积AlN的影响 |
| 5.3.1 溅射功率对沉积AlN保护层特性的影响 |
| 5.3.2 气体比例对AlN保护层的特性影响 |
| 5.3.3 沉积温度对对沉积AlN保护层的特性影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 氮化镓/保护层表面沉积金刚石膜及热传输特性研究 |
| 6.1 沉积温度对氮化镓/保护层表面沉积金刚石的影响 |
| 6.2 甲烷浓度对氮化镓/保护层表面沉积金刚石膜的影响 |
| 6.3 氮化镓/保护层表面金刚石形核规律机制研究 |
| 6.3.1 保护层选材对金刚石形核影响 |
| 6.3.2 保护层预处理对增强形核金刚石的影响 |
| 6.3.3 保护层表面增强形核金刚石机制研究 |
| 6.4 金刚石/GaN界面热传输特性及机制 |
| 6.4.1 金刚石/GaN结构界面传输理论基础 |
| 6.4.2 保护层对金刚石/GaN界面热传输的影响 |
| 6.4.3 保护层声子态密度在金刚石/GaN界面热传输中作用 |
| 6.4.4 界面微观结构对金刚石/GaN界面热传输的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 基于双金刚石层制备金刚石衬底GaN结构及其性能研究 |
| 7.1 GaN外延层临时转移及GaN原始衬底的剥离 |
| 7.2 散热层金刚石膜两步法沉积及临时载体剥离 |
| 7.3 金刚石衬底GaN结构本征特性及其应力演变 |
| 7.3.1 金刚石衬底GaN本征特性变化 |
| 7.3.2 金刚石衬底GaN界面结构及应力演变 |
| 7.4 金刚石衬底GaN的电子迁移率 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 结论 |
| 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）面向硅基光子学的异质外延生长和缺陷调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 Si基Ge的发展现状 |
| 1.2.1 Si上外延生长Ge薄膜的发展现状 |
| 1.2.2 Si基Ge薄膜的迁移率 |
| 1.3 Si基 GaAs的发展现状 |
| 1.3.1 Si基 GaAs外延的难点 |
| 1.3.2 Si基 GaAs外延的发展现状 |
| 1.3.2.1 Si上直接外延GaAs |
| 1.3.2.2 Si上外延GaAs时插入Si_xGe_(1-x)或者Ge缓冲层 |
| 1.3.2.3 Si上外延GaAs时插入GaAs_xP_(1-x)或者In_xGa_(1-x)P缓冲层 |
| 1.3.2.4 Si上选区域异质外延GaAs |
| 1.4 本论文的研究目的和主要内容 |
| 第二章 薄膜材料的外延和相关表征手段 |
| 2.1 分子束外延技术(MBE) |
| 2.1.1 IV分子束外延系统 |
| 2.1.2 III-V分子束外延系统 |
| 2.1.3 分子束外延生长的动力学与热力学 |
| 2.1.4 反射式高能电子衍射(RHEED) |
| 2.2 薄膜材料的结构表征手段 |
| 2.2.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.2.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.3 原子力显微镜(AFM) |
| 2.2.4 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.3 电学表征手段 |
| 2.3.2 霍尔效应的原理 |
| 2.3.3 载流迁移率的行为特征 |
| 2.4 光学表征手段 |
| 2.4.1 反射与透射测试 |
| 2.4.2 椭圆偏振测试 |
| 第三章 Si基Ge虚拟衬底的生长及表征 |
| 3.1 Si缓冲层的生长 |
| 3.1.1 Si(100)表面最稳定的重构 |
| 3.1.2 氢氟酸与直接热脱氧的选择 |
| 3.1.3 温度条件的优化 |
| 3.2 Si(100)上Ge的低温外延及原位退火研究 |
| 3.2.1 Si(100)上Ge的低温外延 |
| 3.2.2 Si(100)上低温外延Ge的表面重构演变 |
| 3.2.3 低温外延Ge的原位退火研究 |
| 3.3 Ge虚拟衬底的应力状态及缺陷研究 |
| 3.3.1 Ge薄膜的应力状态 |
| 3.3.2 Ge薄膜的内部缺陷 |
| 3.3.3 Ge/Si的界面失配位错 |
| 3.4 Ge虚拟衬底的电学性质研究 |
| 3.4.1 室温霍尔效应测试 |
| 3.4.2 低温霍尔效应测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Ge虚拟衬底上GaAs的生长及表征 |
| 4.1 Ge虚拟衬底的表面处理 |
| 4.1.1 热脱氧 |
| 4.1.2 Ga束流或者As束流预处理 |
| 4.2 GaAs生长及优化 |
| 4.2.1 生长速率校准 |
| 4.2.2 温度优化 |
| 4.2.3 V/III比优化 |
| 4.2.4 As与 Ga初始层对GaAs外延的影响 |
| 4.3 GaAs退火研究 |
| 4.4 外延薄膜的光学性质 |
| 4.4.1 Ge虚拟衬底的光学性质研究 |
| 4.4.1.1 反射与透射研究 |
| 4.4.1.2 椭圆偏振研究 |
| 4.4.2 外延GaAs薄膜的光学性质研究 |
| 4.4.2.1 反射与透射研究 |
| 4.4.2.2 椭圆偏振研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间取得的成果 |
| 致谢 |
（7）垂直型GaN基UMOSFET的外延生长和电学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 GaN基横向器件存在的挑战 |
| 1.2 GaN单晶生长研究进展 |
| 1.3 GaN基垂直型功率器件的研究现状 |
| 1.3.1 GaN垂直型二极管 |
| 1.3.2 GaN垂直型晶体管 |
| 1.3.3 硅基GaN垂直型器件 |
| 1.4 研究目的和主要研究内容 |
| 第2章 Ⅲ族氮化物材料和外延生长基本原理 |
| 2.1 Ⅲ族氮化物的基本特性 |
| 2.2 金属有机物化学气相沉积 |
| 2.2.1 外延生长的定义与分类 |
| 2.2.2 MOCVD中的反应动力学 |
| 2.2.3 MOCVD设备组成 |
| 2.3 GaN电学测试表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 GaN UMOSFET的材料外延与工艺研究 |
| 3.1 器件基本工作原理 |
| 3.2 器件外延结构及其制备流程 |
| 3.2.1 基于MOCVD的器件结构外延 |
| 3.2.2 器件制备工艺步骤 |
| 3.3 MOCVD外延条件优化 |
| 3.3.1 改善退火条件减少界面污染 |
| 3.3.2 非故意C掺杂实现高阻GaN缓冲层 |
| 3.4 关键工艺优化研究 |
| 3.4.1 沟槽刻蚀条件与沟槽形貌 |
| 3.4.2 U型槽侧壁的TMAH湿法腐蚀 |
| 3.4.3 埋层p-GaN的激活 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 GaN UMOSFET的电学特性研究 |
| 4.1 基本器件结构与特性 |
| 4.2 器件基本参数 |
| 4.2.1 阈值电压 |
| 4.2.2 开关比和击穿电压 |
| 4.2.3 导通电阻 |
| 4.2.4 迁移率 |
| 4.2.5 亚阈值摆幅与界面态密度 |
| 4.3 具有叉指状结构的条形元胞器件 |
| 4.3.1 电学特性表征 |
| 4.3.2 U型槽刻蚀射频功率对器件特性的影响 |
| 4.3.3 U型槽刻蚀掩模对器件特性的影响 |
| 4.4 侧壁沟道沿m面和a面的六边形元胞器件 |
| 4.4.1 直流特性对比 |
| 4.4.2 动态特性对比 |
| 4.4.3 栅源和栅漏电容 |
| 4.5 GaN MOSCAP的反向击穿特性 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 新型垂直型功率器件的设计与制备 |
| 5.1 新型GaN UMOSFET器件设计 |
| 5.1.1 p型GaN遮蔽层与n型GaN电流扩散层 |
| 5.1.2 超结漂移区 |
| 5.1.3 p-GaN埋层岛 |
| 5.2 CAVET的设计与制备 |
| 5.2.1 CAVET的工作原理 |
| 5.2.2 Al注入GaN作为CBL的CAVET |
| 5.2.3 p-GaN作为CBL的CAVET |
| 5.3 UMOSFET与CAVET的正向导通特性对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文主要内容 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（8）Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族碲化物半导体及异质结构的物理特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族碲化物半导体的基本性质 |
| 1.2.1 Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族碲化物半导体晶体结构 |
| 1.2.2 Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族碲化物半导体能带特征 |
| 1.3 拓扑绝缘体的基本概念和研究进展 |
| 1.3.1 量子霍尔效应 |
| 1.3.2 拓扑绝缘体 |
| 1.3.3 拓扑晶体绝缘体 |
| 1.4 Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族碲化物半导体异质结构概述 |
| 1.5 Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族碲化物半导体红外探测应用概述 |
| 1.5.1 红外探测器的常见类型 |
| 1.5.2 红外探测器的主要评价参数 |
| 1.5.3 Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族碲化物半导体红外探测器现状 |
| 1.6 本论文的研究工作 |
| 2 主要实验设备和研究方法的原理介绍 |
| 2.1 分子束外延(MBE) |
| 2.2 薄膜质量表征手段 |
| 2.2.1 反射高能电子衍射(RHEED) |
| 2.2.2 高分辨X射线衍射(HRXRD) |
| 2.2.3 原子力显微镜(AFM) |
| 2.3 电输运性质测量原理 |
| 2.3.1 电阻率和霍尔系数测量 |
| 2.3.2 Shubnikov de Hass振荡(SdH)和贝里相位 |
| 2.4 光电特性表征手段 |
| 2.4.1 红外光电响应测量 |
| 2.4.2 拉曼散射谱 |
| 3 PbTe的反位缺陷调控与拓扑相变 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 PbTe:Te_(Pb)能带结构的第一性原理计算 |
| 3.3 PbTe(111)薄膜外延生长和缺陷掺杂 |
| 3.3.1 PbTe主要点缺陷类型 |
| 3.3.2 缺陷掺杂PbTe薄膜生长和结构表征 |
| 3.4 缺陷掺杂PbTe薄膜ARPES表征 |
| 3.5 缺陷掺杂PbTe(111)薄膜的量子振荡 |
| 3.5.1 PbTe的SdH振荡和π贝里相位 |
| 3.5.2 回旋质量和量子散射时间 |
| 3.6 压力调控的缺陷掺杂PbTe(111)薄膜 |
| 3.6.1 压力调控下的SdH振荡 |
| 3.6.2 理论计算的应变PbTe:TePb能带结构 |
| 3.7 结论 |
| 4 PbTe/ZnTe(111)异质结高迁移率二维电子气研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 PbTe/ZnTe(111)异质结的MBE外延 |
| 4.2.1 PbTe/ZnTe异质结生长步骤和表面形貌 |
| 4.2.2 PbTe/ZnTe异质结的结构表征 |
| 4.3 PbTe/ZnTe(111)界面2DEG的输运性质 |
| 4.3.1 变温霍尔效应测试 |
| 4.3.2 PbTe/ZnTe(111)界面2DEG的磁阻 |
| 4.4 PbTe/ZnTe(111)界面2DEG侧向光伏效应 |
| 4.4.1 红外敏感的侧向光伏效应 |
| 4.4.2 PbTe/ZnTe侧向光伏效应光电响应特性 |
| 4.5 结论 |
| 5 范德瓦尔斯外延Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族碲化物半导体的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 PbTe/CdTe(111)异质结vdW外延 |
| 5.2.1 异质结生长和结构表征 |
| 5.2.2 PbTe/CdTe异质结界面2DEG |
| 5.3 vdW外延PbTe/CdTe界面2DEG的输运性质 |
| 5.3.1 变温霍尔效应测试 |
| 5.3.2 磁阻和弱局域化 |
| 5.3.3 vdW外延PbTe/CdTe异质结的生长优化 |
| 5.4 结论 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录A: 时间反演对称性和Kramers简并 |
| 附录B: 自旋轨道耦合 |
| 附录C: 朗道量子化 |
| 附录D: 贝里相位 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
（9）有源区结构对硅衬底GaN基LED载流子输运及复合影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 Ⅲ族氮化物概述 |
| 1.1.1 GaN基材料与器件的研究意义 |
| 1.1.2 GaN基材料基本结构和性质 |
| 1.1.3 GaN基材料中的极化现象 |
| 1.2 GaN基LED技术 |
| 1.2.1 GaN基LED的发展历史 |
| 1.2.2 GaN基LED的发光原理 |
| 1.2.3 GaN基LED衬底选择 |
| 1.2.4 硅衬底GaN基LED典型外延结构 |
| 1.2.5 硅衬底GaN基LED芯片工艺 |
| 1.3 GaN基LED发光效率与载流子输运及复合 |
| 1.3.1 GaN基LED几种发光效率定义 |
| 1.3.2 GaN基LED载流子复合机制 |
| 1.3.3 GaN基LED载流子输运机制 |
| 1.3.4 GaN基LED效率击droop机制 |
| 1.4 V形坑与载流子分布 |
| 1.4.1 V形坑起源及调控 |
| 1.4.2 V形坑调控载流子在有源区中分布 |
| 1.4.3 基于含V形坑LED外延结构的优化思路 |
| 1.5 本论文的研究内容及行文安排 |
| 第2章 V形坑对InGaN/GaN绿光LED外延生长及载流子注入的影响 |
| 2.1 V形坑对InGaN/GaN绿光多量子阱LED的应力释放、In并入及光电性能的影响 |
| 2.1.1 实验 |
| 2.1.2 结果与讨论 |
| 2.1.3 小结 |
| 2.2 V形坑增强空穴注入及导致的空穴泄漏对InGaN/GaN多量子阱绿光LED光电性能的影响 |
| 2.2.1 实验 |
| 2.2.2 结果与讨论 |
| 2.2.3 小结 |
| 第3章 限制阱和发光阱混合的有源区结构对载流子输运及复合的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 载流子限制阱和载流子发光阱对混合有源区晶体质量的影响 |
| 3.3.2 EL和PL光谱研究载流子在混合有源区中输运及复合特性及其对器件光电性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 类三明治InGaN/GaN多量子阱结构提升载流子阱间交互作用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 类三明治有源区结构改变发光阱对应的量子垒厚度对微观结构性能的影响 |
| 4.3.2 类三明治有源区结构改变发光阱对应的量子垒厚度对LED器件性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 硅衬底GaN基绿光LED有源区中非辐射复合机制对器件外量子效率的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 缺陷相关的非辐射复合对硅衬底GaN基绿光LED在小电流下外量子效率的影响 |
| 5.3.2 电子泄漏相关的非辐射复合对硅衬底GaN基绿光LED在大电流下外量子效率的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 量子垒掺Si个数对InGaN/GaN黄光LED载流子输运的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 量子垒掺Si个数对高In组分InGaN/GaN多量子阱晶体质量的影响 |
| 6.3.2 量子垒掺Si个数对室温下黄光LED光学性能的影响 |
| 6.3.3 量子垒掺Si个数对室温下黄光LED电学性能的影响 |
| 6.3.4 量子垒掺Si个数对低温下黄光LED光学性能的影响 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 进一步工作的方向 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（10）Si基InP HBT器件及电路电热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 Si CMOS工艺的困境 |
| 1.2 InP材料体系的应用及优势 |
| 1.3 InP/Si异质集成技术 |
| 1.3.1 异质键合技术 |
| 1.3.2 异质外延生长技术 |
| 1.3.3 异质外延层转移(转印)技术 |
| 1.4 Si基InP异质外延技术的挑战 |
| 1.5 国内外研究现状及存在问题 |
| 1.5.1 Si基 III-V异质外延工艺 |
| 1.5.2 InP HBT电热特性研究 |
| 1.5.3 大规模集成电路电热特性研究 |
| 1.6 本论文主要创新点及内容安排 |
| 第二章 InP HBT器件工作原理及电热分析理论 |
| 2.1 HBT器件工作原理及其参数 |
| 2.1.1 HBT的直流参数 |
| 2.1.2 HBT的交流参数 |
| 2.2 热传导理论 |
| 2.2.1 传热基本理论 |
| 2.2.2 三维热传导微分方程 |
| 2.2.3 边界条件和初始条件 |
| 2.3 器件电热特性仿真平台及模型介绍 |
| 2.3.1 Sentaurus TCAD软件简介 |
| 2.3.2 器件仿真模型介绍 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 新型电热分析方法研究 |
| 3.1 基于迭代的半解析温度分布算法(SATSM-I) |
| 3.2 单器件半解析温度分布函数拟合 |
| 3.2.1 GaAs HBT器件模型的建立 |
| 3.2.2 GaAs HBT器件半解析温度分布函数拟合 |
| 3.3 SATSM-I算法的有效性验证 |
| 3.3.1 GaAs HBT双器件模型验证 |
| 3.3.2 GaAs HBT3×3 矩阵模型 |
| 3.3.3 SATSM-I与 SATSM对比 |
| 3.4 GaAs HBT ADC温度分析 |
| 3.4.2 ADC芯片温度分布 |
| 3.4.3 ADC芯片热成像测试 |
| 3.4.4 测试结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Si基 InP HBT器件及电路电热特性研究 |
| 4.1 Si基 InP HBT器件电热特性研究 |
| 4.1.1 In_xGa_(1-x)P/Ga P缓冲层 |
| 4.1.2 In_xGa_(1-x)As/GaAs缓冲层 |
| 4.1.3 In_xGa_(1-x)As/GaAs/Ge/SiO_2 缓冲层 |
| 4.1.4 In_xAl_(1-x)As/GaAs/Ge/SiO_2 缓冲层 |
| 4.1.5 InP缓冲层 |
| 4.2 Si基 InP HBT电路热分析研究 |
| 4.2.1 Si基 InP HBT二分频器电路热分析研究 |
| 4.2.2 温度变化对电路性能的影响 |
| 4.2.3 InP HBT/Si CMOS异质集成电路设计研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 Si基InP异质外延工艺研究 |
| 5.1 外延材料生长方法和表征技术 |
| 5.1.1 分子束外延生长技术 |
| 5.1.2 外延材料表征方法 |
| 5.2 Si基InP直接外延生长研究 |
| 5.2.1 两步生长法 |
| 5.2.2 低温成核层温度对外延层质量的影响 |
| 5.2.3 低温缓冲层厚度对外延层质量的影响 |
| 5.3 采用缓冲层的Si基InP异质外延生长研究 |
| 5.3.1 In_xGa_(1-x)As/GaAs缓冲层结构 |
| 5.3.2 In_xGa_(1-x)P/Ga P缓冲层结构 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结束语 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 附录 A Sentaurus TCAD软件中固定组份材料热导率模型参数 |
| 附录 B Sentaurus TCAD软件中变组份材料热导率模型参数 |
四、高迁移率GaAs本征外延层的MOCVD生长（论文参考文献）
- [1]柔性Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池的大尺寸制备和器件研究[D]. 龙军华. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [2]基于自终止热刻蚀方法的凹槽栅GaN高电子迁移率晶体管研究[D]. 苏帅. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]InGaN/GaN多量子阱中缺陷对其结构和性能的影响研究[D]. 刘青明. 陕西科技大学, 2021(01)
- [4]氧化锌单晶生长、载流子调控与应用研究进展[J]. 黄丰,郑伟,王梦晔,何佳庆,程璐,李悌涛,徐存华,戴叶婧,李宇强. 人工晶体学报, 2021(02)
- [5]GaN基金刚石散热层的制备及其性能研究[D]. 贾鑫. 北京科技大学, 2020(02)
- [6]面向硅基光子学的异质外延生长和缺陷调控研究[D]. 魏炼. 南京大学, 2020(11)
- [7]垂直型GaN基UMOSFET的外延生长和电学特性研究[D]. 陈扶. 中国科学技术大学, 2020(06)
- [8]Ⅳ-Ⅵ/Ⅱ-Ⅵ族碲化物半导体及异质结构的物理特性研究[D]. 马嵩松. 浙江大学, 2020(01)
- [9]有源区结构对硅衬底GaN基LED载流子输运及复合影响的研究[D]. 吕全江. 南昌大学, 2020(01)
- [10]Si基InP HBT器件及电路电热特性研究[D]. 杨施政. 西安电子科技大学, 2020(05)