金属有机物化学气相沉积颗粒物污染及在线氯气清洗工艺研究

近耦合喷淋MOCVD在硅衬底GaN基LED外延生长中优势显著。外延中反应室内颗粒物污染直接影响着晶体质量。通过自主设计加工全316L不锈钢近耦合MOCVD喷头,在近耦合喷淋MOCVD上首次实现了在线氯气清洗并完成工艺优化。利用激光尘埃粒子计数器对硅衬底GaN基LED外延过程中,不同工艺、反应室不同位置颗粒物数量随时间变化、粒径分布进行研究。验证了近耦合喷淋MOCVD在线氯气清洗可行且效果良好。发现抹灰工艺会产生大量颗粒物,10min颗粒物难以稳定。颗粒物污染主要来自加热器,且加热器处颗粒物粒径较大。该结果可为外延工艺优化及相关设备开发提供参考。

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

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.

金属有机物气相外延生长InAlGaN薄膜及其性能表征(英文)

在不同的生长温度和载气的条件下 ,采用低压金属有机物气相外延方法生长了系列的InAlGaN薄膜 ,通过能量色散谱 (EDS) ,高分辨X射线衍射 (HRXRD)和光致发光谱 (PL)对样品进行表征与分析 ,研究了生长工艺对InAlGaN外延层结构和光学性能的影响。发现当以氮气做载气时 ,样品的发光很弱并且在 5 5 0nm附近存在一个很宽的深能级发光峰 ;当采用氮气和氢气的混合气做载气时 ,样品中的深能级发光峰消失且发光强度明显提高。以混合气做载气 ,InAlGaN薄膜中铟的组分随生长温度的升高而降低 ,而薄膜的结构和光学性能却提高。结合PL和HRXRD的测试结果得到了较佳的生长参数 :即载气为氢气和氮气的混合气以及生长温度在 85 0℃到 870℃。

低压金属有机化学气相外延生长室热流场的模拟与分析

本文运用了有限体积方法模拟了低压有机金属化学气相外延生长室的二维流场和热场的分布情况,分析了生长室内压力和基座转速对于流场和热场影响,指出了低压金属有机化学气相外延的优点所在。

高效金属有机骨架气相色谱固定相的理性设计

金属有机骨架材料(MOFs)由金属离子或金属簇与有机配体组装而成,其中多变的金属中心和有机配体使其具有高度可调性,这为调控高效气相色谱分离性能奠定了良好的结构基础。热力学作用力是描述分析物与固定相相互作用的基本指标,保留因子、麦氏常数、焓变与熵变等热力学值可以反映热力学作用力的相对大小。在微观层面上,可以通过设计MOFs孔隙内的多元作用力以开展热力学性质的研究,如设计金属亲和性、π-π相互作用、极性、手性位点等,这些热力学作用力可为分离具有微小差异的分析物提供有利环境。在动力学方面,MOFs的孔径大小与形状、颗粒尺寸、堆积模式对分析物的动力学扩散速率有着重要的影响,从改善分析物的动力学扩散角度出发,通过选择合适的孔径尺寸与形状、降低MOFs的颗粒尺寸、调控MOFs的堆积模式等手段,均可以提高气相色谱固定相的分离性能。根据色谱动力学统一方程和范蒂姆特方程计算扩散系数、理论塔板高度等动力学值,可有效评价色谱峰峰形和色谱柱柱效。在分离过程中,分析物的热力学作用力和动力学效应是协同作用的,且缺一不可。因此,本文从热力学与动力学两个角度提出了构建高效MOFs气相色谱固定相的设计思路,希望能为相关领域的研究提供一定帮助。

用金属有机气相外延法生长的GaN:Mg及其发光特性

本文第一次公布了 GaN:Mg 的金属有机气相外延生长法和它的发光性质,所用有机 Mg 气源是 Cp_2Mg 或MCp_2Mg。实验发现在 GaN 中的 Mg 浓度正比于 Mg 气源的流动速率。Mg 进入 GaN 中的掺杂效率在衬底温度处于850到1040℃之间时与此温度无关;Mg 在 GaN 中起受主作用,并形成蓝色发光中心。用制备 GaN:Mg/GaN 的办法可制成高效的近紫外光和蓝色发光二极管。

光加热低压金属有机化学气相淀积生长AlGaN

采用光加热低压金属有机化学气相淀积方法成功地制备出高质量的、组分均匀的AlGaN外延层。结果表明 ,铝和镓的并入效率基本相等 ,这有别于其他研究报道。此外 ,建立了铝相对镓的并入效率与气相预反应之间的关系模型 ,它表明 ,光加热对预反应有较大的影响。结合GaN的生长可以看出 ,光加热有利于抑制预反应 ,从而有利于提高样品质量和铝组分的均匀性。

大尺寸GaN微波材料范德瓦耳斯外延机理及应力调控研究

本文基于金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术,以少层氮化硼(BN)作为插入层在4英寸蓝宝石衬底上开展范德瓦耳斯异质外延GaN微波材料的生长机理及应力调控方面的研究,探讨了AlN成核工艺对GaN缓冲层生长机制的影响,以及与材料晶体质量、应力及电学性能等之间的关联。提出了一种基于AlN/AlGaN复合成核技术的应力调控方案,首次实现了大尺寸范德瓦耳斯(vdW)异质外延材料应力的有效管控,研制的GaN微波材料的弯曲度(Bow)为+20.4μm,(002)/(102)面半峰全宽为471.6/933.5 arcsec,表面均方根粗糙度为0.52 nm,电子迁移率达到2000 cm^(2)/(V·s)。最后,基于机械剥离实现了大尺寸晶圆级GaN微波材料与蓝宝石衬底的分离,为高导热衬底转移提供便利,为大功率射频器件的制作创造条件。

三层热壁金属有机化学气相外延流场计算机模拟

本文对三层热壁水平流金属有机化学气相沉积(MOCVD)真空反应腔的设计以及最终流场分布都进行了理论模拟。在选择优化喷管排布基础上,在衬底托盘、衬底四周底壁,以及衬底所在区域上壁临近区域范围加热,形成局部热壁外延真空反应腔体。此外,对于真空腔体设计,顶层与底层流动速度,都进行细致研究,确保在材料生长区域的壁面,反应前驱物源气体保持在稳定且无漩涡流动状态,并使反应物主要分布在衬底位置处,有效提高反应物利用率,并避免在腔壁等处发生反应,最后进行热壁MOCVD材料生长,得到厚度分布比较均匀,x射线双晶衍射的半峰全宽(FWHM)为149.8弧度秒,表明生长出质量良好的氮化镓(GaN)薄膜单晶材料。

第二十二讲 化学气相沉积(CVD)技术

4.2 MO源MOCVD法是一种利用金属有机化合物热分解反应进行气相外延生长的方法,主要用于化合物半导体气相生长上。在这项技术中,这些可分解的金属有机化合物被用作初始反应物,通常称为MO源。

化学气相沉积法制备二维过渡金属硫族化合物研究进展

二维过渡金属硫族化合物(TMDs)是继石墨烯之后的新型二维材料,由于其自身的独特物理化学性质在半导体、光电材料、能源储存和催化制氢等方面备受瞩目。化学气相沉积(CVD)是目前适合实现大规模制备二维材料的工艺之一,制备过程中参数的高度可控性使其具有很大优势。本文综述了近期通过CVD制备TMDs的研究进展,探讨了在CVD制备工艺中各种参数对产物生长和最终形貌的影响,包括前驱体、温度、衬底、辅助剂、压力和载气流量等。列举了一些改进的CVD制备工艺,并对其特点进行了总结。最后讨论了目前CVD制备TMDs所面临的挑战并对其发展前景进行展望。

常压有机金属气相外延GaAs的选择生长

用 TMG,AsH3和 AsCl3作气体源实现了常压有机金属气相外延 GaAs 的完全选择外延。在650—750℃的生长了温度观察下选择能力。Si3N4或 W 膜上多晶沉积的屏蔽层是由膜上的 HCl 吸收引起的,从而避免了GaAs 的成核现象。在窗口部分,生长速率可以通过控制 TMG/AsCl3

金属有机物化学气相沉积法制备铱涂层的形貌与结构分析

采用金属有机物化学气相沉积法,在不通入活性气体的条件下,研究了三乙酰丙酮铱先驱体挥发温度对铱涂层显微结构的影响。在500℃的金属铌和陶瓷石英基片上制备出亮银白色的多晶相铱涂层。分析表明:铌和石英基片上沉积的铱涂层均由两层不同结构的薄膜构成,220℃挥发先驱体沉积出由纳米级颗粒疏松堆积构成的涂层,185℃挥发先驱体沉积出致密的涂层。铱涂层表面光滑均匀,无明显缺陷。

金属有机化合物化学气相沉积法制备铱薄膜的研究

以乙酰丙酮铱为前驱体,采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)技术在钼基体上制备了铱薄膜。研究了铱的沉积速率与基体温度、乙酰丙酮铱的加热温度和运载气体(Ar)流速等沉积参数的关系。铱薄膜的沉积速率与沉积温度之间的关系不符合Arrhenius方程:沉积速率与绝对温度的倒数呈抛物线关系,当温度为750℃时,铱的沉积速率达到最大值,基体温度对薄膜质量有显著影响;随着以乙酰丙酮铱加热温度的升高,铱的沉积速率直线增加;而Ar流速的增大则显著减小铱的沉积速率。

金属有机物化学气相沉积法制备负载型纳米TiO_2光催化剂及性能评价

纳米粉末TiO2是有效的光催化剂,但存在回收困难、分散性差、颗粒易团聚等问题,极大地限制了其在废水处理中的实际应用.为解决上述问题,采用常压金属有机物化学气相沉积技术在活性炭表面沉积构成纳米TiO2固定化非均相光催化剂.XRD图谱表明煅烧温度为773 K时负载的TiO2晶型结构为锐钛矿,873 K时出现金红石相.TEM分析表明负载量为8%(wt)时负载的TiO2颗粒的粒径为10～20 nm;载体负载前后BET面积减少仅为6%.以对氯苯酚(4-CP)为污染物进行了光催化降解实验,结果表明制备的负载型TiO2的光催化活性不仅接近商业粉末光催化剂P25,而且可以重复使用10次其光催化活性保持不变,显示了较好的废水处理应用前景.

以十八烷胺疏水改性的HKUST-1为固定相的微型气相色谱柱

金属有机骨架(MOF)材料被广泛用作微型气相色谱柱(μGCC)固定相,对轻烃气体有着良好的分离效果,但是其有亲水特性,吸水后结构易崩塌,导致μGCC的分离性能降低。利用铜基金属有机骨架HKUST-1上的配位不饱和金属位点与十八烷胺通过配位作用反应生成一种疏水复合材料OA-HKUST-1,长烷基链的十八烷胺表面能较低,提高了HKUST-1的疏水性和稳定性。将OA-HKUST-1用作μGCC固定相,分离结果表明,使用OA-HKUST-1固定相的μGCC对轻烃混合气体(甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷)实现完全分离,其中较难分离的甲烷和乙烷分离度达到5.993。通过6个月的定期测试,甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷各组分保留因子的相对标准偏差均小于2%,验证了良好的疏水稳定性。

金属有机化学气相沉积法制备ZnO和ZnO：Ni薄膜及其特性分析

采用金属有机化学气相沉积法制备了ZnO和ZnO∶Ni薄膜,并对它们的结构、光学和电学特性进行了对比研究.通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对薄膜的表面形貌和晶体结构进行了分析,结果表明,Ni元素的掺杂虽然降低了薄膜的晶体质量,但并未改变ZnO的纤锌矿结构.通过紫外-可见分光光度计对薄膜的光学特性进行了测试与分析,结果表明,ZnO∶Ni薄膜在可见光区的平均透过率可达90%,优于ZnO薄膜在可见光区的平均透过率(85%).霍尔(Hall)测试显示ZnO∶Ni薄膜的导电类型仍为n型,但其电阻率已经明显增加,载流子浓度也远低于未掺杂ZnO薄膜的载流子浓度,说明Ni元素的掺杂对ZnO薄膜的特性产生了很大影响.

手性金属-有机骨架材料[Mn_3(HCOO)_4(D-Cam)]_n用于气相色谱的分离性能

以具有单一手性链的三维手性金属-有机骨架材料[Mn3(HCOO)4(D-Cam)]n作为固定相,制备了毛细管手性柱A(30 m×250μm i.d.)和柱B(5 m×75μm i.d.),用于气相色谱分离.分别采用扫描电子显微镜和热重分析考察了固定相的涂敷性能和热稳定性.选用一些外消旋体、正构烷烃和位置异构体作为测试物用柱B进行了分离,结果表明该固定相对这些有机物具有较好的分离能力.

金属有机化学气相沉积的研究进展

概述了金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)的一般原理,讨论了适用于金属有机化学气相沉积的前驱体化合物及反应器类型,介绍了金属有机化学气相沉积技术在半导体化合物材料和各种薄膜材料中的发展及应用。

聚焦离子束诱发金属有机化学气相淀积碳-铂薄膜

通过一系列实验 ,对聚焦离子束诱发 MOCVD的成膜机理进行了研究 ,给出了淀积速率同离子束流等参数之间关系的理论模型 .发现随着离子束流的增大 ,薄膜淀积速率增大 ,但并非完全线性增加 ,薄膜中的 C/ Pt比例也随之变化 ,薄膜电阻率则随之降低 ,最后趋向恒定 .