AlN-MOCVD气相反应机理研究

发布时间：2025-05-29 00:07

　　AlN是重要的宽带隙半导体材料,具有耐高温、高击穿场强等特点,是制备紫外和深紫外器件的关键材料。金属有机化学气相沉积（MOCVD）是生长AlN薄膜的主要方法。在AlN的MOCVD生长中,由于Al-N键能强,导致气相寄生反应严重,源气体大量的转化为纳米粒子,造成生长效率低、薄膜质量差、生长速率慢等缺点。因此,深入了解AlN-MOCVD生长过程中的气相化学反应机理具有重要意义。利用量子化学的密度泛函理论（DFT）与过渡态理论,对MOCVD生长AlN的气相化学反应路径进行研究,包括加合路径、热解路径和氢解路径。通过优化AlN-MOCVD中各反应路径的分子构型和势能面,计算不同温度下反应的焓差和Gibbs自由能差,以及过渡态的活化自由能,进而确定不同温度下,反应发生的方向和概率,从热力学和动力学的角度给出定性的判断。主要研究结论如下:（1）计算了不同温度下NH₃分别与[DMAlNH₂]₂、[MMAlNH]₂、[MMAlNH]₃发生双分子反应的吉布斯自由能。根据自由能的判据可知,在高温条件...

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图1.1AlN的应用

紫外线消毒设备汽车照明存储设备图1.1AlN的应用Fig1.1ApplicationofAlN制备AlN薄膜的方法有金属有机化学气相沉积（MOCVD）、脉冲准分子激

图1.2MOCVD生长过程示意图

在到达衬底表面后，开始表面吸附。吸附后的粒子会进行表面扩散和能发生脱附并随着气相中产生的副产物重新回到主气流中，排出反应OCVD生长过程示意图。

图1.3生长速率随温度的变化关系示意图

因此反应室内存在着的压力差、浓度梯度都将会驱动着输运过程，并同时决定着长速率的快慢取决衬底表面化学反应速率和到度的关系可通过如图1.3所示的Arrhenius曲线

图1.4AlN-MOCVD反应器内存在两种对流示意图：（a）自然对流；（b）强迫对流[13]

(a)(b)OCVD反应器内存在两种对流示意图：（a）自然对流；（b）强迫differentconvectioninAlN-MOCVDreactor：(a)Naturalconvection;(convection[13]

本文编号：4048415