氮化镓单晶材料的制备及性能表征开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

半导体材料是信息产业的基础,是微电子、光电子、太阳能等工业的基石,对国家工业、科技、国防的发展具有至关重要的意义。

20世纪60年代,以si、ge为代表的第一代半导体(元素半导体)产业成熟,使以集成电路为核心的微电子工业得到飞速发展;到上世纪70年代,引入了以gaas、inp为代表的第二代半导体(化合物半导体),满足了超高速、微波大功率、集成电路的需求;20世纪末,为了满足无线通讯、雷达等应用对高频、宽带宽、高效率、大功率器件的需要,人们的研究重心开始转向以gan、sic为代表的第三代半导体(宽禁带半导体)。

它们具有大的禁带宽度、高击穿场强、高电子饱和速度等优越的材料性能。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容
材料制备:在蓝宝石衬底上用hvpe生长一层厚0.5~1 mm的gan层,通过激光剥离去除衬底,最后通过抛光获得2英寸的自支撑gan体材料。
材料表征:用2ppl对自支撑gan晶体中的穿透位错进行三维成像,以观察穿透位错的分布、传播方向。用pat测量gan晶体中的点缺陷浓度,并确定其中的点缺陷类型。
2.2 研究目标

1、了解用hvpe异质外延生长gan薄膜,剥离得到自支撑gan体材料的基本工艺。

2、掌握2ppl、pat测试的原理与使用方法。

3、由2ppl提供的gan晶体中穿透位错的三维图像来分析gan中的应力分布。
4、结合2ppl、pat测试的结果,探究gan中点缺陷对内部的穿透位错传播方向的影响的问题。

2.3 技术方案

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3. 研究计划与安排

第1—3周:查阅有关gan材料的文献资料,完成英文翻译。明确课题的研究内容,了解研究所需的样品、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4—5周:准备实验样品。用hvpe法在蓝宝石衬底上异质外延gan薄膜,激光剥离、抛光后获得待测的自支撑gan晶片。

第6—7周:了解2ppl测试的原理,学习2ppl的操作方法,用2ppl法表征自支撑gan晶片,计算处理获得gan晶体内部穿透位错的三维图像。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] tomoyuki tanikawa, kazuki ohnishi, masaya kanoh. three-dimensional imaging of threading dislocations in gan crystals using two-photon excitation photoluminescence[j]. applied physics express, 2018, 11(3):031004.

[2] d. m. follstaedt, s. r. lee, a. a. allerman. strain relaxation in algan multilayer structures by inclined dislocations[j]. journal of applied physics, 2009, 105(8):083507.

[3] ryohei tanuma, hidekazu tsuchida. three-dimensional imaging of extended defects in 4h-sic by optical second-harmonic generation and two-photon-excited photoluminescence[j]. applied physics express, 2014, 7(2):021304.

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