1、- 13 -南昌大学毕业设计（论文）书写式样一、摘要式样1、 中文摘要式样（正文五号宋体）III-族氮化物及其高亮度蓝光LED 外延片的 MOCVD 生长和性质研究（三号宋体）摘 要（四号宋体）宽禁带 III 族氮化物半导体材料在短波长高亮度发光器件、短波长激光器、光探测器以及高频和大功率电子器件等方面有着广泛的应用前景。自 1994 年日本日亚化学工业公司率先在国际上突破了 GaN 基蓝光 LED 外延材料生长技术以来，美、日等国十余家公司相继报导掌握了这项关键技术，并分别实现了批量或小批量生产 GaN 基 LED。尽管如此，这项高技术仍处于高度保密状态，材料生长的关键思想及核心技术仍未公开
2、，还无法从参考文献及专利公报中获取最重要的材料生长信息。本论文就是在这种情况下立题的，旨在研究 GaN 基材料生长中的物理及化学问题，为生长可商品化的高亮度 GaN 基 LED 外延材料提供科学依据。本文在自制常压 MOCVD 和英国进口 MOCVD 系统上对 III族氮化物的生长机理进行了研究，对材料的性能进行了表征。通过设计并优化外延片多层结构，生长的蓝光 LED 外延片质量达到了目前国际上商品化的中高档水平。并获得了如下有创新和有意义的研究结果：1首次提出了采用偏离化学计量比的缓冲层在大晶格失配的衬底上生长单晶膜的思想，并在 GaN 外延生长上得以实现。采用这种缓冲层，显著改善了 GaN
3、 外延膜的结晶性能，使GaN 基蓝光 LED 器件整体性能大幅度提高，大大降低了 GaN 基蓝光 LED 的反向漏电流，降低了正向工作电压，提高了光输出功率。本文得到了国家 863 计划、国家自然科学基金以及教育部发光材料与器件工程研究中心项目的资助。关键词（五号黑体）：氮化物， MOCVD， LED, 卢瑟福背散射沟道，光致发光，光透射谱 2、 外文摘要式样Study on MOCVD growth and properties of III-nitrides and high brightness blue LED wafers- 14 -AbstractGaN based - nitri
4、des have potential applications on high brightness LEDs, short wavelength lasers, ultraviolet detectors, high temperature and high power electronic devices. Study on physics issues and technologies of nitrides open a new area of 3th generation semiconductor.More than ten companies in America and Jap
5、an reported to have developed the nitrides growth technology since Nichia company in Japan first realized the commercialization of GaN based blue LED in 1994.In this thesis,GaN and its ternary were grown by a home-made atmosphere pressure metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) and Thomas Swa
6、n 62” MOCVD systems. High bright blue LED wafers were obtained by optimizing the nitrides growth technology and wafer structure. Some encouraging results are following as:1. We present the idea of using a buffer layer of deviation from stoichiometry for materials growth on large lattice mismatch sub
7、strates. This idea was realized in nitrides growth in this thesis. The epilayer crystalline quality was improved and the dislocation density was decreased by using GaN low and high temperature buffer layers of deviation from stoichiometry. The RBS/channeling spectra exhibited that the minimum yield
8、min of GaN layers was just only 1.5%. The leak electric current of GaN based LED was obviously decreased and lower than 1A at 5 volt reverse voltage by using this new buffer technology.This work was supported by 863 program in China.Keyword: Nitrides, MOCVD, LED, Photoluminescence, RBS/channeling, O
9、ptical absorption二、目录式样（内容五号宋体）目 录（四号宋体）摘要 Abstract 第一章 GaN 基半导体材料及器件进展（多数文章为“绪论” ） 11 .1 III 族氮化物材料及其器件的进展与应用 1 1. 2 III 族氮化物的基本结构和性质 41. 3 掺杂和杂质特性 121. 4 氮化物材料的制备 131. 5 氮化物器件 191. 6 GaN 基材料与其它材料的比较 221. 7 本论文工作的内容与安排 24第二章 氮化物 MOCVD 生长系统和生长工艺 312. 1 MOCVD 材料生长机理 312. 2 本论文氮化物生长所用的 MOCVD 设备 32- 15
10、 -第九章 结论 136 第十章 参考文献（References）138致谢 150三、正文式样 （标题小四号宋体，正文五号宋体）第一章 GaN 基半导体材料及器件进展1 .1 III 族氮化物材料及其器件的进展与应用在科学技术的发展进程中，材料永远扮演着重要角色。在与现代科技成就息息相关的千万种材料中，半导体材料的作用尤其如此。以 Si 为代表的第一代半导体诞生于 20 世纪40 年代末，它们促成了晶体管、集成电路和计算机的发明。以 GaAs 为代表的第二代半导体诞生于 20 世纪 60 年代，它们成为制作光电子器件的基础。III族氮化物半导体材料及器件研究历时 30 余年，前 20 年进展
11、缓慢，后 10 年发展迅猛。由于 III 族氮化物特有的带隙范围，优良的光、电性质，优异的材料机械和化学性能，使得它在短波长光电子器件方面有着广泛的应用前景；并且非常适合制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件。III 族氮化物半导体材料已引起了国内外众多研究者的兴趣。12 III 族氮化物的基本结构和性质四、图表式样（五号宋体）1表式样表 1-1 用不同技术得到的带隙温度系数、E g0、 c和 T0的值样品类型 实验方法带隙温度系数dEg/dT(eV/K)T=300KEg0(eV) c (eV/K) T0 (K) 参考文献GaN/Al2O3 光致发光 -5.3210-4 3.503 5
12、.0810-4 -996 61GaN/Al2O3 光致发光 3.489 7.3210-4 700 59GaN/Al2O3 光致发光 -4.010-4 -7.210-4 600 62GaN/Al2O3 光吸收 -4.510-4 3.471 -9.310-4 772 63- 16 -2图式样加热电阻气流测温元件 测温元件图热风速计原理转换控制频率设置波形数据设置图 2 DDS 方式 AWG 的工作流程五、参考文献式样（五号宋体）参考文献（References ）1WellMultiple-modulator fraction-n dividerPUS Patent，50381171986-02-0
13、22Brian MillerA multiple modulator fractionl dividerJ IEEE Transaction on instrumentation and Measurement，1991，40(2) ：578-583 3万心平，张厥盛集成锁相环路原理、特性、应用 M北京：人民邮电出版社，1990302-3074MilerFrequency synthesizersP US Patent，4609881 1991-08-06 5Candy J CA use of double-integretion in sigma-delta modulationJIEEE Trans Commun，1985，33(COM)：249-2586丁孝永调制式小数分频锁相研究D北京：航天部第二研究院，1997频率信号源频率控制器地址发生器波形存储器转换器滤波器- 17 -参考文献以引用先后顺序编号（注于正文相应处） ，必须引用直接阅读的原文文献，已录用待发表的文章需引用时，必须注明刊物名称。请在文献题目后给出文献类型标识（专著M 、论文集 C、学位论文 D、报告R 、期刊J、标准S、专利P。1华成英，童诗白。模拟电子技术基础M 。北京：高等教育出版社。
