MOCVD生长GaN薄膜的热处理优化及其性能提升

热处理对MOCVD外延生长GaN薄膜性能的影响是一篇深入研究了GaN材料在电子器件领域重要性的硕士论文。GaN（氮化镓）作为一种宽禁带直接带隙半导体，因其优异的特性在微电子和光电子设备中展现出巨大潜力，然而其广泛应用受限于缺乏合适的衬底材料，这直接影响了器件性能的提升。 该研究采用了先进的金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术，旨在解决这个问题。作者刘昕在河北工业大学的研究中，选择了蓝宝石作为衬底，通过MOCVD生长出GaN外延层。随后，论文重点探讨了两种不同的热处理方式：快速热处理和常规热处理对GaN外延层性能的影响。 实验结果显示，经过热处理的GaN外延层显示出显著的优势。快速热处理过程中，随着退火温度的提高，GaN薄膜的光谱宽度（FWHM）逐渐减小，晶体质量得到提升。另一方面，常规热处理通过延长退火时间也提高了晶体的质量。这表明热处理能够有效减少残留应力，对于改善薄膜的结构稳定性至关重要。 值得注意的是，热处理对GaN薄膜的发光性能产生了积极影响。未经过热处理的样品在黄光输出方面表现较好，但经过热处理后，样品的发光性能有所增强。此外，对样品电学性质的研究显示，快速热处理极大地提升了载流子浓度，例如在950℃处理后，载流子浓度达到1×1018cm-3，这意味着热处理优化了GaN薄膜的导电性能。 这篇论文提供了关于如何通过MOCVD生长并优化热处理工艺来改善GaN外延层性能的关键见解，这对于推动GaN材料在电子器件制造中的应用具有实际意义。它不仅揭示了热处理技术在提升GaN薄膜质量、降低应力和优化光学性能方面的潜力，也为相关领域的研究者提供了宝贵的参考和实践指导。