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基于Ge插入层优化Al诱导结晶生长多晶Ge薄膜的研究

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嘉应学院学报 2017年第8期35卷 31-36页

作者：董少光庄君活陈晓涛曾亚光佛山科学技术学院物理与光电工程学院广东佛山528000

在低温条件下利用Al诱导结晶在绝缘衬底上生长高晶体质量的多晶Ge薄膜.使用厚度为1~10 nm的Ge插入层可以改善多晶Ge薄膜的生长条件,Ge插入层放置在Al层的下方.使用Ge插入层的目的是提高Ge原子在Al层中的超饱和浓度.Ge插入层可以在275°... 详细信息

在低温条件下利用Al诱导结晶在绝缘衬底上生长高晶体质量的多晶Ge薄膜.使用厚度为1~10 nm的Ge插入层可以改善多晶Ge薄膜的生长条件,Ge插入层放置在Al层的下方.使用Ge插入层的目的是提高Ge原子在Al层中的超饱和浓度.Ge插入层可以在275°C的低温下产生Al诱导结晶.Ge插入层可以导致较高的成核率,厚度大于3 nm的Ge插入层可以产生大量的Ge晶体小颗粒,厚度为1 nm的Ge插入层可以促使多晶Ge薄膜快速生长,并产生直径为100μm的Ge晶体大颗粒.从电子背散射衍射(EBSD)测量中可知,Al诱导结晶生长的多晶Ge薄膜具有良好的(111)晶向.

关键词： Al诱导结晶插入层多晶Ge薄膜晶向

中间带宽插入层对InGaN太阳能电池的影响

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电子科技 2013年第8期26卷 32-34,41页

作者：张锴王振晓西安电子科技大学技术物理学院陕西西安710071

利用wxAMPS软件对吸收层In组分为0.2的非极性InGaN基P-I-N结构双异质结太阳能电池进行仿真,分别研究了在P-I结和I-N结处插入In0.1Ga0.9N做为中间带宽插入层对太阳能电池效率的影响。通过仿真发现,随着P-I结处插入层厚度增加,太阳能电池... 详细信息

利用wxAMPS软件对吸收层In组分为0.2的非极性InGaN基P-I-N结构双异质结太阳能电池进行仿真,分别研究了在P-I结和I-N结处插入In0.1Ga0.9N做为中间带宽插入层对太阳能电池效率的影响。通过仿真发现,随着P-I结处插入层厚度增加,太阳能电池效率先增加后减少,而随着I-N结处插入层厚度增加,太阳能电池效率递增,但厚度超过10 nm时,增加速率迅速减小。最后再利用仿真所得的最优数据设计出同时使用两种插入层的新结构电池,共15 nm的中间带宽插入层将电池效率从10.7%提高至11.2%。

关键词： InGaN 双异质结太阳能电池插入层

通过生长低温插入层制备自剥离HVPE氮化镓的方法

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通过生长低温插入层制备自剥离HVPE氮化镓的方法

复合电子阻挡层优化InGaN基紫色激光器光电性能

第十七届全国晶体生长与材料学术会议(CCCG-17)

作者：田媛郝霄鹏吴拥中张雷邵永亮戴元滨霍勤张保国山东大学

氢化物气相外延法(HVPE)是最有前景的制备自支撑氮化镓(GaN)的方法,具有生长速度快,成本低,生长的GaN质量好等优点。目前,HVPE法生长GaN主要采用异质衬底,如AlO、SiC和GaAs等。因此,如何将GaN和异质衬底分离成为了一个非常重要的问题。... 详细信息

氢化物气相外延法(HVPE)是最有前景的制备自支撑氮化镓(GaN)的方法,具有生长速度快,成本低,生长的GaN质量好等优点。目前,HVPE法生长GaN主要采用异质衬底,如AlO、SiC和GaAs等。因此,如何将GaN和异质衬底分离成为了一个非常重要的问题。科研工作者已经采用了很多方法来实现GaN和异质衬底的分离,比如机械研磨、激光剥离、电化学腐蚀、空位辅助剥离和侧向过生长等,但这个问题远未完美解决。本文通过在衬底和GaN之间生长低温插入层,并对低温插入层进行高温退火实现GaN和异质衬底的自剥离。通过对比不同低温插入层的厚度和不同退火时间下生长的GaN的晶体质量和内部应力,得到了最佳的低温插入层生长和退火工艺。根据拉曼测试结果和高分辨X射线衍射分析,采用500nm厚1150℃下退火的低温插入层生长的GaN具有最好的晶体质量,GaN晶体能够实现自剥离且内部应力接近于零。

关键词：氮化镓氢化物气相外延法自剥离插入层

来源： cnki会议评论

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光学学报 2023年第20期43卷 185-194页

作者：谈奇灵李书平厦门大学物理科学与技术学院福建厦门361005

基于实验样品,利用PICS3D模拟软件分析电子阻挡层对激光器性能的影响,尤其是对电光转换效率的影响。通过在上波导层和电子阻挡层之间插入一层AlGaN层,调整插入层和原始电子阻挡层的Al原子数分数和厚度,形成复合电子阻挡层,设计了一系列I... 详细信息

基于实验样品,利用PICS3D模拟软件分析电子阻挡层对激光器性能的影响,尤其是对电光转换效率的影响。通过在上波导层和电子阻挡层之间插入一层AlGaN层,调整插入层和原始电子阻挡层的Al原子数分数和厚度,形成复合电子阻挡层,设计了一系列InGaN基紫色激光器,并模拟比较它们的电流-电压特性曲线、发光功率、电光转换效率、能带分布和载流子分布等特性。结果表明,采用插入层的Al原子数分数和厚度分别为0.30和15 nm、原始电子阻挡层的Al原子数分数和厚度为0.24~0.06和5 nm的新复合结构电子阻挡层,可以调整能带结构、抑制电子泄漏、增加空穴注入,从而提高辐射复合率、增大激光器电光转换效率。相较于参考结构,新结构的电光转换效率提升了36.9%。

关键词：激光器电子阻挡层插入层电光转换效率

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自支撑GaN厚膜制备及其光学性能研究

稀有金属材料与工程 2010年第12期39卷 2169-2172页

作者：胡强魏同波段瑞飞羊建坤霍自强卢铁城曾一平四川大学辐射物理及技术教育部重点实验室四川成都610064 中国科学院半导体研究所北京100083

采用镀Ti插入层在氢化物外延设备中制备了高质量自支撑GaN厚膜。X射线衍射测试发现(0002)峰摇摆曲线的半高宽为260arcsec;5K下样品带边发光峰的半高宽为3meV,室温下样品的带边发光峰也只有20meV,并且在室温的PL谱中观察不到黄光带;扫描... 详细信息

采用镀Ti插入层在氢化物外延设备中制备了高质量自支撑GaN厚膜。X射线衍射测试发现(0002)峰摇摆曲线的半高宽为260arcsec;5K下样品带边发光峰的半高宽为3meV,室温下样品的带边发光峰也只有20meV,并且在室温的PL谱中观察不到黄光带;扫描电子显微镜观察显示,腐蚀后的自支撑GaN厚膜表面有位错延伸形成的六角坑,并估算出样品位错密度约为2.1×l07cm-2。这些结果说明镀Ti插入层有助于提高GaN外延层的晶体质量。通过Raman和低温荧光分析,可以看出自支撑GaN厚膜表面应力已经完全释放。研究了不同温度下样品的荧光特性,证明得到的无应力自支撑GaN厚膜具有很好的晶体质量和光学质量。

关键词：自支撑 GaN 膜制备光学质量性能研究 Thick Films 样品晶体质量厚膜膜表面发光峰插入层半高宽显微镜观察荧光特性荧光分析表面应力摇摆曲线位错密度外延层

金属有机物化学气相沉积同质外延GaN薄膜表面形貌的改善

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物理学报 2017年第10期66卷 229-234页

作者：李忠辉罗伟科杨乾坤李亮周建军董逊彭大青张东国潘磊李传皓南京电子器件研究所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京210016

为了获得高质量的GaN薄膜材料,研究了金属有机物气相沉积系统中GaN插入层对GaN衬底同质外延层表面宏观缺陷和晶体质量的影响.研究发现,插入层生长温度是影响GaN同质外延膜表面形貌和晶体质量的关键因素.由于生长模式与插入层生长温度相... 详细信息

为了获得高质量的GaN薄膜材料,研究了金属有机物气相沉积系统中GaN插入层对GaN衬底同质外延层表面宏观缺陷和晶体质量的影响.研究发现,插入层生长温度是影响GaN同质外延膜表面形貌和晶体质量的关键因素.由于生长模式与插入层生长温度相关,随着插入层生长温度的降低,外延膜生长模式由准台阶流模式转变为层状模式,GaN同质外延膜表面丘壑状宏观缺陷逐渐减少,但微观位错密度逐渐增大.通过对插入层温度和厚度的优化,进一步调控外延层的生长模式,最终有效降低了外延层表面的宏观缺陷,获得了表面原子级光滑平整、位错密度极低的GaN同质外延膜,其X射线衍射摇摆曲线(002),(102)晶面半峰宽分别为125arcsec和85arcsec,表面粗糙度均方根大小为0.23nm.

关键词：金属有机物化学气相沉积同质外延GaN 插入层生长模式

基于Interposer集成PDN的IR-drop分析与研究

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基于Interposer集成PDN的IR-drop分析与研究

作者：李屾西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着集成电路的不断发展,继续按照原有方式去减小工艺节点从而延续摩尔定律难度极大,因此超越摩尔定律应运而生,即在现有的工艺节点上通过TSV(ThroughSilicon-Via,TSV)、硅光子等方式形成新的集成方式,其中三维集成电路中的基于Interpo... 详细信息

随着集成电路的不断发展,继续按照原有方式去减小工艺节点从而延续摩尔定律难度极大,因此超越摩尔定律应运而生,即在现有的工艺节点上通过TSV(ThroughSilicon-Via,TSV)、硅光子等方式形成新的集成方式,其中三维集成电路中的基于Interposer的Chiplet集成是当前研究的一个热点方向。此外Chiplet可以采用不同的工艺节点制造从而可以极大地降低研发周期和研发成本。但是随着芯片性能的不断提升、使得工作频率不断提升,然而电源电压却在随着芯片尺寸的减小而不断下降,因此在复杂的多Chiplet系统中,IR-drop的增大会造成芯片之间的传输延时增大,甚至会引起芯片逻辑功能的错误,因此电源完整性已经成为芯片设计的首要考虑因素。另外,大规模集成电路IR-drop的模型仿真会花费大量时间,因此在2.5D集成系统中,如何快速准确计算并减小基于Interposer集成的电源分配网络(Power Distribution Network,PDN)的IR-drop,已经成为芯片设计中的一个重要目标。本文搭建了基于Interposer集成2.5D-PDN的等效模型,该模型由Interposer中的PDN网络、再分布层(Re-distribution Layer,RDL)、TSV、微焊球以及Chiplet中的PDN网络、TSV组成。通过软件仿真和公式计算的方式提取了物理模型的寄生参数,采用分块计算的方式,分别建立Interposer和Chiplet的理论分析模型和等效电路模型,最后搭建基于Interposer/Chiplet的分析模型,提出了TSV任意分布以及TSV均匀分布情况下节点IR-drop的快速求解算法,并采用单片Chiplet和多片Chiplet仿真模型进行验证。验证结果表明,通过分析模型计算基于Interposer/Chiplet中的PDN节点IR-drop具有较高的准确度,PDN节点IR-drop最大误差值不超过电压源的2‰,PDN节点IR-drop最大误差百分比为3.55%,仿真时间不超过1s。基于以上分析模型,从多方面分析了基于IR-drop的影响因素,首先从Interposer的角度,分析了Interposer规模、PDN单元网络阻值、TSV的个数以及TSV的分布方式对IR-drop的影响,其次从Chiplet的角度分析了Chiplet层数对IR-drop的影响。基于以上分析模型,本文通过粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)求解出了采用最少的TSV数量实现Chiplet以及TSV分布的全局最优解,并且在此基础上采用总互连线约束以及Chiplet之间的延时约束实现Chiplet以及TSV分布的全局最优解。此外,还通过对粒子群算法和差分优化算法的比较证明粒子群算法更适用于该分析模型。本文在此分析模型的基础上提出基于2.5D集成PDN的优化策略,该策略可以综合考虑每一个Chiplet在Interposer中的分布位置、Chiplet的PDN参数、TSV的分布位置和个数以及Chiplet的PDN参数等因素,可用于芯片初期的规划与设计。

关键词：三维集成电路电源分配网络电压降硅通孔插入层

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先进节点硅IC基板材料的挑战

功能材料与器件学报 2013年第6期19卷 299-301页

作者： Dyi-Chung Hu UnimicRon Technology Corp.

先进节点半导体的设计规则能在单位面积上制作更多晶体管,要求与外部更精细的互连。先进节点硅中的材料正从低k向超低k转变,这使器件更易受应力影响。为了满足先进节点硅的要求,基板材料朝接近硅的低热膨胀系数(CTE)方向变化,且有细线... 详细信息

先进节点半导体的设计规则能在单位面积上制作更多晶体管,要求与外部更精细的互连。先进节点硅中的材料正从低k向超低k转变,这使器件更易受应力影响。为了满足先进节点硅的要求,基板材料朝接近硅的低热膨胀系数(CTE)方向变化,且有细线条性能的高杨氏模量。本文概述了当前从不同供应商得到的基板材料的开发状况。通过采用所谓的2.5D硅插入层技术,产业也有了对基板材料的革命性方法。但是,主要的不足在于其固有成本高。本文研究了有关的替代材料,如玻璃、陶瓷和有机基板材料,并比较了它们的利弊。

关键词：基板材料杨氏模量介质材料节点插入层设计规则细线条替代材料核心材料低热膨胀系数

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硅衬底GaN光学性能及芯片出光效率的研究

硅衬底GaN光学性能及芯片出光效率的研究

作者：王君君南昌大学

学位级别：硕士

GaN是一种宽禁带半导体材料,它具有高电子迁移率、高热导等优异的物理性质,近来受到人们的广泛关注。GaN基材料广泛地被用于蓝、绿、紫外发光二极管和激光器,以及高温大功率器件。Si衬底具有廉价、尺寸大、热导率高和容易加工等优点,因... 详细信息

GaN是一种宽禁带半导体材料,它具有高电子迁移率、高热导等优异的物理性质,近来受到人们的广泛关注。GaN基材料广泛地被用于蓝、绿、紫外发光二极管和激光器,以及高温大功率器件。Si衬底具有廉价、尺寸大、热导率高和容易加工等优点,因而成为继蓝宝石和碳化硅之后,可以进行批量生产LED的衬底。纤锌矿结构的(0001)GaN与金刚石结构的Si(111)衬底的晶格失配为20.4%,将产生大量的位错。GaN与Si之间的热失配高达56%,外延生长结束后的降温过程中,外延层将承受很大的张应力。近年来,Si衬底上GaN材料的生长取得重大进展,技术日趋成熟,但是仍有些问题亟待解决,如外延质量的更大提高,成本及效率等。本文围绕Si衬底上GaN材料生长,就改善波长均匀性及光强提高进行了研究,采用PL mapping测试系统、荧光显微镜、双晶X射线衍射仪等进行了系统研究。在本实验室改进的Thomas Swan MOCVD上进行外延生长工艺调整,内容如下： 1、在N型层氮化镓中生长一个1000A,8%In组分的InGaN插入层,研究其不同的插入位置0.27μm、0.4μm、0.53μm和1.0μm对波长均匀性的影响。InGaN插入层在N层GaN中的位置对量子阱的影响是不同的,太近或者太远都将产生不利影响。 2、通过优化准备层中In组分的大小和生长条件,在不改变后面有源区量子阱生长条件的基础上研究对量子阱中In组分的影响,同时通过优化准备层的In组分提高载流子扩展的均匀性。优化后可得到的外延片结果是主波长521.46nm,标准偏差6.38nm,半峰宽33.35nm。 3、研究生长中断以及生长cap层时载气类型对量子阱发光特性的影响。“停长30s"会使量子阱InGaN分解,用1000H2长cap层会使量子阱InGaN严重分解,量子阱在FL下均匀性差。由此可见氮载气中加入H2比停长对量子阱的影响更大。 4、对不同阱层宽度的量子阱结构进行了波长均匀性、半峰宽以及光强等特性的比较。当量子阱层厚度改变几个纳米就可使得PL发生变化。减薄阱层,波长增大,均匀性也变好。但薄阱的PL强度下降,可能是受界面的非复合辐射中心的影响。 5、在大NH3量条件下生长MQWs,分别探索了固定In,Ga比,小TMIn/(TMIn+TEGa)比值;固定Ga改变In;固定In改变Ga对波长均匀性及光强的影响。三种实验条件下综合考虑光强,生长速率,波长均匀性,都出现较好的结果。本文最后基于通过晶片键合技术获得具有N面朝上垂直结构的GaN LED研究了表面图形对外量子效率的影响。实验结果表明：相比于常规的LED,经图形化刻蚀后N面粗化可使外量子效率提高6%。表面图形不仅增加了光出射的面积,而且还使部分先前满足全反射的光被提取出来。此外,本实验方法并不会影响芯片的其他性能。

关键词：金属有机物气相沉积 InGaN/GaN量子阱插入层波长均匀性光强