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第04章化合物半导体材料04章 化合物半导体材料 4. Si衬底上外延GaN 有助于实现光电集成 问题：晶格失配16.9%，热失配54% Si衬底上外延GaN开裂是主要难题。 MOCVD在Si衬底上外延GaN的主要问题：Si和Ga形成合金，腐蚀衬底和外延层。 解决方案：掺入AlN缓冲层，插入Al(Ga)N/GaN超晶格、原位沉积SixNy插入层。 目的：使位错湮灭、掩埋或弯曲在面内； 缓解GaN中的张应力。 参考文献： Krost A, Phys.Status Solidi A, 2002, 194(2): 361-375 5. GaN体材料生长 用GaN体材料做衬底进行外延生长和器件结构制备是最佳选择 最具有使用价值的方法：氢化物气相外延（HVPE） 2Ga+2HCl→2GaCl+H2 2GaCl+NH3 →GaN+HCl+H2 HVPE，低温缓冲层技术，在蓝宝石衬底上生长高质量、无应变的厚膜，然后将GaN从蓝宝石衬底上剥离下来。 关键技术问题：剥离，激光剥离、空洞辅助剥离 商业化：GaAs衬底上生长GaN，衬底用王水去除。 价格高，每片100万日元。 4.2 II-VI族化合物半导体材料 II-VI族化合物离子键成分更多，极性更强，具有更高的蒸气压，生长单晶更为困难。 II-VI族化合物均为直接跃迁带隙结构，带隙比周期表同一行的III-V族要大 关键因素：控制高低温区的温度、晶体生长速度和坩埚（或温度场）移动速度。 只有当高温区和低温区的温度差适宜，晶体生长速度与坩埚下降速度大体一致，在整个晶体生长过程中，固液界面相对位置变化不大，且界面一直保持微凹或平坦的形状时(生长出的晶体的均匀性和完整性才较好。 优点：温度梯度小，便于进行挥发性组元（As, P）的蒸汽压控制，晶体表面不离解，生长晶体位错密度较低。 生长系统：机械及运动系统、电器及控制系统、热场系统、安全及辅助系统