Si基磁控溅射Ga2O3Al膜制备GaN—维纳米结构的研究

时间：2025-04-30

氮化镓纳米线生长

山东师范大学

硕士学位论文

Si基磁控溅射Ga<,2>O<,3>/Al膜制备GaN—维纳米结构的研究

姓名：胡丽君

申请学位级别：硕士

专业：微电子学与固体电子学

指导教师：庄惠照

20070410

氮化镓纳米线生长

山东师范大学硕士学位论文

Ｓｉ基磁控溅射Ｇａ。ＯＪＡＩ膜制备ＧａＮ一维纳米结构的研究

摘要

由于纳米半导体表现出的超出常规的性质，因此各种半导体材料的纳米结构成了人

们研究的热点。纳米线、纳米带和纳米棒作为新颖的一维量子材料越来越多引起了人们的研究兴趣。２００１年《科学》杂志宣布基于半导体纳米线的纳米电路是人类科学的一个重大突破。最近《自然》杂志上一篇报道称“无论如何，纳米线、纳米棒和纳米晶须都是纳米科技中的研究热点”。毫无疑问基于纳米结构的一维量子材料将是未来十年内科研的新的立足点。由于在蓝光发光管和高功率电子器件方面的广泛应用，ＧａＮ是～种很重要的宽禁带半导体材料。随着目前纳米科技的迅猛发展，人们进行了很多研究来合成用于制备纳米器件ＧａＮ一维纳米结构，如纳米线和纳米带等。

ＧａＮ是一种直接带隙的半导体，在短波长器件领域有不可替代的作用。ＧａＮ及其相

关的固熔体可以实现带隙从１．９ｅＶ到６．２ｅＶ的连续可调，是制作短波长半导体激光器的理想材料。目前，ＧａＮ基近紫外、蓝光和绿光发光二极管已经产业化，激光器和光探测器的研究也方兴未艾。由于禁带较宽，ＧａＮ激光器具有较短的波长，用于激光存储将大大提高存储密度。另外，ＧａＮ基的高亮度白光发光二极管，具有低能耗、高效率、寿命长、价格低廉的特点，是真正的冷光源，有望在将来取代传统的白炽灯，成为主要的照明工具，它将使人类的生活发生巨大的变革。

由于优良的性质及巨大的应用价值，ＧａＮ被誉为第三代半导体的典型代表。近年来，

ＧａＮ一维纳米结构，具有许多新奇的物理特性，在一维器件系统方面具有极大的潜在应用价值，因此ＧａＮ的一维纳米结构的研究成为当前研究ＧａＮ纳米材料最活跃的领域之一，我们的研究是基于ｓｉ材料的ＧａＮ一维纳米结构。

Ｓｉ是一类极普通且具有发展潜力的衬底材料，价格便宜，易于获得大尺寸材料和制

作电极，更重要的是在Ｓｉ上生长的ＧａＮ及其器件便于和硅基大规模电路的集成。但目前在ｓｉ上生长ＧａＮ材料存在以下的几个主要问题：１）晶格失配和热膨胀系数失配。２）两者之间存在浸润性上的差异。３）在生长过程中容易形成Ｓｉ扎。因此很难直接在Ｓｉ

。

衬底上制备出质量较高的ＧａＮ单晶。

在本论文中，我们使用了活泼金属Ａ１作为缓冲层，采用溅射氨化两个过程在Ｓｉ衬ｉｉｉ

氮化镓纳米线生长

山东师范大学硕士学位论文

底上来生长ＧａＮ低维纳米结构材料。同时作为替代蓝宝石衬底材料的探索，在氧化处理

后的Ａ１缓冲层上也制备了ＧａＮ纳米结构。详细的描述了上述纳米结构的制备过程，探

索了制备条件和工艺参数对ＧａＮ纳米结构结晶质量和表面形貌的影响，最终找出了利用