双腔CVD系统的研制及石墨烯上氮化镓生长行为的研究

【摘要】GaN材料和石墨烯的研究与应用都是全球的前沿热点。一方面因为GaN材料作为第三代半导体材料在微电子器件、光电子器件的广泛应用。另一方面因为石墨烯这一“超级材料”具有高强度、高导电性、高透过率等优异特性。石墨烯与半导体材料的结合使用，将会使石墨烯在半导体领域拥有广阔的应用前景，因此研究石墨烯与半导体复合系统的性质具有重要价值。本论文利用自主设计搭建的双腔CVD系统生长石墨烯，然后用卤化物气相外延方法在石墨烯上生长氮化镓。探索性地研究氮化镓在石墨烯上的生长行为。论文主要分如下几章内容详细讨论：第一章：介绍了氮化镓、石墨烯的结构和性质，描述了氮化镓、石墨烯的主要制备方法[包括：金属有机物化学气相沉积（MOCVD）、化学气相外延（HVPE）和分子束外延（MBE）]以及主要表征手段[包括：扫描电子显微镜（ScanningElectronMicroscope,SEM），透射电子显微镜（TransmissionElectronMicroscope,TEM），拉曼光谱（Raman）和X射线衍射（X-RayDiffraction）]。提出氮化镓/石墨烯复合系统的研究意义，并由此确定本论文的工作安排。第二章：详述了双腔CVD系统的研制。腔室部分、气路部分、外围设备部分作分类介绍。第三章：在低压条件下，用CVD方法在铜箔上生长了石墨烯并完成了转移。由表征结果发现，石墨烯的层数主要在1-2层。实验探索了两种石墨烯的转移方法，并成功实现了单层石墨烯的转移。第四章：将石墨烯转移到三种衬底材料上：蓝宝石、MO-GaN、石英衬底，并运用HVPE技术，完成氮化镓的生长。对氮化镓做了SEM、XRD表征并描述了各种衬底上氮化镓的生长行为。表征结果显示，MO-GaN衬底上无论有没有石墨烯插入层，氮化镓外延膜的质量都很高。但在蓝宝石和石英衬底上，由于尚未找到优化的生长参数，表面生长的氮化镓都是多晶结构。
【作者】俞强；
【导师】曹冰；徐科；
【作者基本信息】苏州大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】氮化镓/石墨烯复合结构；卤化物气相外延（HVPE）；化学气相沉积（CVD）；

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