金屬有機(jī)化合物氣相外延基礎(chǔ)及應(yīng)用

前言

　　金屬有機(jī)化合物氣相外延（MOVPE）是20世紀(jì)60年代末期發(fā)展起來(lái)的利用金屬有機(jī)化合物進(jìn)行金屬輸運(yùn)的一種化合物半導(dǎo)體氣相外延新技術(shù)。在MOVPE發(fā)展之初就顯現(xiàn)出制備多種化合物半導(dǎo)體和進(jìn)行異質(zhì)外延生長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。隨著能帶工程概念的提出，如何生長(zhǎng)低維結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料和制造低維結(jié)構(gòu)器件就成為研究的熱點(diǎn)。MOVPE技術(shù)由于能在納米尺度上精確控制外延層的厚度、組分、摻雜及異質(zhì)結(jié)界面，所以其與分子束外延（MBE）技術(shù)一起成為制備化合物半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)、低維結(jié)構(gòu)材料的重要方法，推動(dòng)了半導(dǎo)體物理學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展，以全新的概念改變了光、電器件的設(shè)計(jì)思想，為新一代性能更好的固態(tài)量子器件研制打下了基礎(chǔ)。與MBE相比，MOVPE更適合于批量生產(chǎn)，現(xiàn)已成為生產(chǎn)光電器件的主要手段，并且也應(yīng)用于高速電子器件的研制與生產(chǎn)中?！　∥覈?guó)MOVPE技術(shù)的探索工作始于20世紀(jì)70年代中期，在國(guó)家自然科學(xué)研究基金、“863”計(jì)劃、“973”計(jì)劃等支持下，80年代逐漸在研究所和大學(xué)展開(kāi)，90年代在國(guó)家多項(xiàng)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目推動(dòng)下，利用MOVPE制造的半導(dǎo)體激光器、高亮度發(fā)光管、太陽(yáng)能電池和高速電子器件等都已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。當(dāng)前我國(guó)的MOVPE事業(yè)正處在前所未有的快速發(fā)展期。然而，目前我國(guó)尚無(wú)論述MOVPE技術(shù)的專(zhuān)門(mén)著作?，F(xiàn)有的散見(jiàn)于叢書(shū)或其他書(shū)中簡(jiǎn)單介紹MOVPE的篇章與MOVPE學(xué)科的發(fā)展和當(dāng)前的實(shí)際需要十分不相稱。適逢《半導(dǎo)體科學(xué)與技術(shù)叢書(shū)》出版之際，我們下決心將過(guò)去出版的有關(guān)MOVPE技術(shù)專(zhuān)題加以擴(kuò)充，撰寫(xiě)一本比較全面系統(tǒng)論述MOVPE技術(shù)的專(zhuān)著。我們結(jié)合我國(guó)實(shí)際，力圖反映國(guó)內(nèi)外最新進(jìn)展，以滿足我國(guó)半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要?！　OVPE技術(shù)涉及物理、化學(xué)等許多學(xué)科，是多項(xiàng)高技術(shù)的綜合，它既屬于材料科學(xué)，又是器件制造中的一個(gè)重要工藝。本書(shū)從理論和實(shí)踐兩方面加以論述。全書(shū)分四部分：相關(guān)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、理論基礎(chǔ)、具體材料生長(zhǎng)和在器件方面的應(yīng)用。在相關(guān)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)MOVPE設(shè)備、原材料進(jìn)行了比較全面的評(píng)述。在生長(zhǎng)機(jī)理方面，不僅討論了熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)模型，也介紹了實(shí)驗(yàn)研究方法。在具體材料生長(zhǎng)方面分層次地論述了單層、異質(zhì)結(jié)和低維結(jié)構(gòu)。在器件方面的應(yīng)用也作了介紹。本書(shū)力求突出物理內(nèi)容，避免冗長(zhǎng)公式，深入淺出，我們希望本書(shū)對(duì)廣大科技工作者、研究生和高年級(jí)本科生能有切實(shí)的幫助。

內(nèi)容概要

　　《金屬有機(jī)化合物氣相外延基礎(chǔ)及應(yīng)用(精)》可供從事半導(dǎo)體科研和生產(chǎn)的科研人員、大專(zhuān)院校教師和研究生使用。金屬有機(jī)化合物氣相處延(MOVPE)技術(shù)是制備化合物半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)、低維結(jié)構(gòu)材料，以及生產(chǎn)化合物半導(dǎo)體光電子、微電子器件的重要方法。《金屬有機(jī)化合物氣相外延基礎(chǔ)及應(yīng)用(精)》是國(guó)內(nèi)第一本全面系統(tǒng)地介紹MOVPE的專(zhuān)著，從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面分別論述了該技術(shù)的生長(zhǎng)系統(tǒng)和原材料特性等實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、MOVPE生長(zhǎng)熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和輸運(yùn)現(xiàn)象等理論基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)介紹了Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)及其量子阱、量子點(diǎn)等低維結(jié)構(gòu)的MOVPE生長(zhǎng)，以及在光電器件和電子器件方面的應(yīng)用。書(shū)中附有大量參考文獻(xiàn)，以便讀者進(jìn)一步參考。

書(shū)籍目錄

前言第1章緒論1.1　外延生長(zhǎng)1.2　MOVPE概述參考文獻(xiàn)第2章　MOVPE生長(zhǎng)系統(tǒng)2.1　MOVPE氣體輸運(yùn)分系統(tǒng)2.2　MOVPE生長(zhǎng)反應(yīng)室分系統(tǒng)2.3　MOVPE尾氣處理分系統(tǒng)2.4　MOVPE生長(zhǎng)控制裝置分系統(tǒng)2.5　MOVPE外延層生長(zhǎng)的原位監(jiān)測(cè)參考文獻(xiàn)第3章　原材料3.1　金屬有機(jī)化合物源3.2　氫化物源參考文獻(xiàn)第4章　MOVPE的熱力學(xué)分析4.1　外延生長(zhǎng)速度的限制機(jī)構(gòu)4.2　MOVPE生長(zhǎng)的固溶體固相成分與氣相成分關(guān)系4.3　MOVPE生長(zhǎng)相圖與單凝聚相生長(zhǎng)區(qū)4.4　摻雜參考文獻(xiàn)第5章　MOVPE化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和質(zhì)量輸運(yùn)5.1　MOVPE化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)5.2　MOVPE反應(yīng)室內(nèi)的輸運(yùn)現(xiàn)象與模型化5.3　MOVPE化學(xué)反應(yīng)一輸運(yùn)模型的應(yīng)用參考文獻(xiàn)第6章　MOVPE的表面過(guò)程6.1　表面成核6.2　外延生長(zhǎng)模式6.3　MOVPE環(huán)境下的表面再構(gòu)6.4　表面活性劑參考文獻(xiàn)第7章?、?Ⅴ族半導(dǎo)體材料的MOVPE生長(zhǎng)7.1　GaAs及其固溶體的MOVPE生長(zhǎng)7.2　InP、GaP及其有關(guān)化合物的MOVPE生長(zhǎng)7.3　銻化物的MOVPE生長(zhǎng)7.4　氮化物的MOVPE生長(zhǎng)7.5　選擇外延生長(zhǎng)和非平面襯底上的外延生長(zhǎng)7.6　Si、Ge上Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體的MOVPE生長(zhǎng)參考文獻(xiàn)第8章?、?Ⅵ族半導(dǎo)體材料的MOVPE生長(zhǎng)8.1　ZnSe及其有關(guān)化合物的MOVPE生長(zhǎng)8.2　ZnO及其固溶體的MOVPE生長(zhǎng)8.3　HgCdTe的MOVPE生長(zhǎng)參考文獻(xiàn)第9章　低維半導(dǎo)體材料的MOVPE生長(zhǎng)9.1　量子阱結(jié)構(gòu)的MOVPE生長(zhǎng)9.2　量子點(diǎn)和量子線結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)參考文獻(xiàn)第10章　MOVPE技術(shù)在半導(dǎo)體器件方面的應(yīng)用10.1　發(fā)光二極管10.2　激光器10.3　太陽(yáng)能電池10.4　半導(dǎo)體光探測(cè)器10.5　高電子遷移率場(chǎng)效應(yīng)晶體管10.6　異質(zhì)結(jié)雙極晶體管10.7　光電集成電路參考文獻(xiàn)后記

章節(jié)摘錄

　　第2章　MOVPE生成系統(tǒng)　　2.1　MOVPE氣體輸運(yùn)分系統(tǒng)　　氣體輸運(yùn)分系統(tǒng)的功能是向反應(yīng)室內(nèi)輸運(yùn)各種反應(yīng)劑，并精確控制其計(jì)量、送入的時(shí)間和順序以及流過(guò)反應(yīng)室的總氣體流速等，以便生長(zhǎng)特定成分與結(jié)構(gòu)的外延層。氣體輸運(yùn)分系統(tǒng)由載氣供應(yīng)子系統(tǒng)、氫化物供應(yīng)子系統(tǒng)、M0源供應(yīng)子系統(tǒng)和特殊設(shè)計(jì)的生長(zhǎng)／放空多路組合閥等組成?！　?.1.1　載氣供應(yīng)子系統(tǒng)　　載氣的作用是把反應(yīng)劑輸運(yùn)到反應(yīng)室。載氣供應(yīng)子系統(tǒng)包括氫氣和氮?dú)怃撈?、壓力調(diào)節(jié)閥、氫氣和氮?dú)獾奶峒兤鞯?。氫氣易于提純，并且具有還原性成為最廣泛使用的載氣。需要注意的是H2遇空氣可能形成易燃、易爆的混合氣。N2的作用除了和H2一樣作為載氣外，還利用它的惰性，在裝卸襯底、更換源瓶、或維修設(shè)備打開(kāi)系統(tǒng)前，用氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)中的氫氣?！　OVPE生長(zhǎng)系統(tǒng)使用的載氣需要很高的純度。氫氣提純普遍使用鈀合金擴(kuò)散純化器，利用在300～400。C只有氫氣能擴(kuò)散通過(guò)鈀合金的特點(diǎn)，將氫氣中的雜質(zhì)，諸如02、H20、C0、C02、N2和所有碳?xì)浠衔铮冀档?/pre>




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　　《金屬有機(jī)化合物氣相外延基礎(chǔ)及應(yīng)用(精)》是國(guó)內(nèi)第一本全面系統(tǒng)地介紹金屬有機(jī)化合物氣相外延(MOVPE)的專(zhuān)著。全書(shū)共10章：第1章概述；第2章生長(zhǎng)系統(tǒng)；第3章原材料；第4章MOVPE生長(zhǎng)熱力學(xué)和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；第5章MOVPE反應(yīng)室內(nèi)的輸運(yùn)現(xiàn)象與模型化；第6章MOVPE中的表面過(guò)程；第7章Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體的MOVPE生長(zhǎng)；第8章Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體的MOVPE生長(zhǎng)；第9章低維結(jié)構(gòu)的MOVPE生長(zhǎng)；第10章MOVPE技術(shù)在器件方面的應(yīng)用?！督饘儆袡C(jī)化合物氣相外延基礎(chǔ)及應(yīng)用(精)》反映了國(guó)內(nèi)外該研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展，并附有大量的參考文獻(xiàn)。在寫(xiě)作風(fēng)格上，以大學(xué)高年級(jí)學(xué)生水平為出發(fā)點(diǎn)，突出物理內(nèi)容，避免冗長(zhǎng)公式，深入淺出。





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