空间分区源输运技术实现AlN材料双生长模式的生长机理研究

AlN based semiconductor device are considered promising for UV optoelectronic devices and gate materials of microelectronic. However, the presence of severe parasitic reactions in conventional MOCVD growth process results in poor crystal quality and the condition range is narrow in ALD growth process. A spatial separated source delivery technology is intended to adopt to improve the AlN material quality, by carefully controlling the distribution of source in gas phase and the type of main reactions in this project. Both AlN growth modes will be researched carefully by using this technology in the progress theoretically and experimentally including: The growth dynamics of MOCVD mode and ALD mode, the properties of AlN materials and the research of mechanism of chemical process by using spatial separated source delivery. This research will be favorable to integrate both growth mode, which means scientific significance for AlN material growth and device applications.

AlN材料是半导体器件的重要基础，高质量的晶体材料可用于光电探测器和紫外LED，而致密的薄膜材料可作为微电子器件的栅极。然而AlN在用MOCVD方法制备过程中存在强烈的预反应，导致晶体质量差，在用ALD方法制备时，结晶质量差，生长窗口小。本项目针对这一问题采用空间分区的源输运技术，该技术通过对源材料和化学反应活性基团在气相空间中的分布调节，对化学反应过程和类型的控制，实现提高AlN材料的晶体质量并改善材料性质的目标。本项目将采用理论和计算相结合的研究方法，针对这一技术对AlN的双生长模式进行细致的研究，重点研究内容包括：AlN材料的MOCVD和ALD模式的生长动力学和材料性质研究，空间分区源输运技术对AlN材料生长化学过程调控的研究。该技术能够在同一系统中实现AlN材料的MOCVD生长和ALD生长模式，对增强AlN材料的制备能力，拓展AlN材料的器件应用具有重要的科学意义。

AlN材料是半导体器件的重要基础，高质量的晶体材料可用于光电探测器和紫外LED。然而AlN在用MOCVD方法制备过程中存在强烈的预反应，导致晶体质量差。本项目针对这一问题采用空间分区的源输运技术，该技术通过对源材料和化学反应活性基团在气相空间中的分布调节，对化学反应过程和类型的控制，实现了提高AlN材料的晶体质量并改善材料性质的目标。本项目采材料外延生长和性能表征的研究方法，针对这一技术对AlN的双生长模式进行了细致的研究，重点研究内容包括：AlN材料的MOCVD和ALD模式的生长动力学和材料性质研究，空间分区源输运技术对AlN材料生长化学过程调控的研究，并在此基础上研究了AlGaN材料和深紫外UVC-LED的性能改善。该技术能够在同一系统中实现AlN材料的MOCVD生长和ALD生长模式，对增强AlN材料的制备能力，拓展AlN材料的器件应用具有重要的科学意义。