【摘 要】
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第三代半导体的蓬勃发展使得氮化镓（GaN）以其特殊的结构特性、电学特性以及光学特性成为当前研究的热点。近年来GaN基相关器件的发展十分迅猛,但缺少合适的衬底材料仍是亟待解决的问题。工业上一般用蓝宝石（α-Al2O3）,碳化硅（SiC）以及硅（Si）作为衬底材料,但他们都存在某些问题。蓝宝石尺寸较小而且导电性与导热性非常差,制作器件时需要考虑电极的位置,增加了工艺难度,难以应用于大功率器件中;SiC
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第三代半导体的蓬勃发展使得氮化镓（GaN）以其特殊的结构特性、电学特性以及光学特性成为当前研究的热点。近年来GaN基相关器件的发展十分迅猛,但缺少合适的衬底材料仍是亟待解决的问题。工业上一般用蓝宝石（α-Al2O3）,碳化硅（SiC）以及硅（Si）作为衬底材料,但他们都存在某些问题。蓝宝石尺寸较小而且导电性与导热性非常差,制作器件时需要考虑电极的位置,增加了工艺难度,难以应用于大功率器件中;SiC虽然有良好的导热性和导电性,但机械强度差,造价高昂;Si导热性和导电性都较好而且能够大尺寸生产,价格相对低廉,但是Si材料对光的吸收较强,限制其工业上的应用。金属相较于上述三种材料来说,具有更好的导热性、导电性、机械强度相对较高,而且绝大部分金属反光,能够大规模大尺寸的生产,所以是一种非常好的衬底材料选择。本文采用金属钼（Mo）作为衬底材料,Mo与GaN材料的热膨胀系数比较接近,热失配度为12.3%,可以有效避免热失配的影响。但Mo与金属镓（Ga）在很低的温度下就可以发生合金反应,很难在Mo衬底上直接生长出连续的GaN薄膜。为了解决Mo与Ga反应产生的影响,本文利用金属钛（Ti）作为Mo与GaN薄膜的中间层,隔绝了Mo与Ga的反应,而且Ti与GaN之间的晶格失配度较低,约为7%,能够提高GaN薄膜的结晶质量。本文首先利用磁控溅射法在Mo衬底上沉积一层较薄的Ti金属膜做为中间层,然后利用电子回旋共振-等离子增强金属有机物化学气相沉积设备（ECR-PEMOCVD）,在Ti/Mo衬底上进行GaN薄膜的生长。最后利用反射式高能电子衍射分析（RHEED）、X射线衍射分析（XRD）、原子力显微镜分析（AFM）、光致发光光谱分析（PL光谱）以及伏安特性测量分析（I-V）等表征手段对不同三甲基镓（TMGa）流量下以及不同生长温度下生长的GaN薄膜进行表征,通过以上表征手段可以对GaN薄膜进行物相结构、结晶质量、表面形貌、光学性能以及电学性能的分析,明晰TMGa流量以及生长温度对GaN薄膜性能的影响。实验结果表明,在Ti/Mo衬底上成功生长出了连续的GaN薄膜;TMGa流量和生长温度对生长的GaN薄膜的性能都存在一定影响,1.4 sccm的TMGa流量以及400℃的生长温度下,GaN薄膜质量相对较好。
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