1 华南师范大学半导体科学与技术学院，广东 广州 510631
2 东莞南方半导体科技有限公司，广东 东莞 523781
界面工程是提高光电探测器性能的有效方法之一。报道了基于界面工程调控的石墨烯（Gr，2D）/GaN（3D）范德瓦耳斯异质结紫外光电探测器。GaN吸收光子产生电子空穴对，并在内建电场作用下发生分离。其中，光生空穴利用隧穿效应向Gr一侧迁移，而光生电子向GaN一侧迁移。在较高的电场驱动下，载流子将发生碰撞，造成光电流倍增，使得器件的光吸收效率与光电转化效率有明显提升。因此，器件在-2 V偏压条件和5 μW/cm2紫外光照射下，展示出较高的响应度（395.2 A/W）和较大的探测率（4.425×1015 Jones）值。该研究丰富了界面工程技术在Gr基紫外光电探测器的应用，为制备高性能紫外探测器提供了可能。
氮化镓 二维/三维 金属有机化学气相沉积 紫外探测器 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0304001
1 北京工业大学信息学部 光电子技术教育部重点实验室，北京 100124
2 长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室，吉林 长春 130022
3 中国科学院 苏州纳米技术与纳米仿生研究所，江苏 苏州 215123
采用脉冲直流磁控溅射法在Si（100）衬底上制备了AlN/Mo/Sc0.2Al0.8N复合结构薄膜，在该结构上通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术进行GaN薄膜的外延。使用原子力显微镜、高分辨X射线衍射、粉末X射线衍射、扫描电子显微镜和拉曼光谱研究了Mo插入层的厚度对Sc0.2Al0.8N缓冲层和GaN外延层晶体质量的影响，研究了Sc0.2Al0.8N缓冲层对Mo上生长的GaN外延层的影响。研究结果表明，Mo插入层的厚度是影响Sc0.2Al0.8N缓冲层和GaN外延层的重要因素，Sc0.2Al0.8N缓冲层对Mo上GaN晶体质量的提高具有重要意义。随Mo厚度的增加，Sc0.2Al0.8N缓冲层的表面粗糙度先减小后增大，GaN外延层的（002）面X射线衍射摇摆曲线半峰全宽先减小后增大。当Mo插入层厚度为400 nm时，GaN外延层的晶体质量最好，GaN（002）面的X射线衍射摇摆曲线半峰全宽为0.51°，由拉曼光谱计算得到的压应力483.09 MPa；直接在Mo上进行GaN的外延，GaN（002）面的X射线衍射摇摆曲线半峰全宽无法测得，说明在Mo上进行GaN的外延需要Sc0.2Al0.8N缓冲层。
GaN 金属有机化学气相沉积（MOCVD） ScAlN X射线衍射 GaN metal-organic chemical vapor deposition（MOCVD） ScAlN X-ray diffraction（XRD）
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。
过渡金属硫族化合物 化学气相沉积 盐辅助化学气相沉积 金属有机化学气相沉积 二维材料 前驱体 影响因素 transition metal dichalcogenide chemical vapor deposition salt-assisted chemical vapor deposition metal-organic chemical vapor deposition two-dimensional material precursor influence factor
北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室，北京 100876
本文提出了一种有效改善GaAs/Si（001）材料表面形貌和晶体质量的应变平衡超晶格结构及其制备方案。在无偏角Si（001）衬底上，采用金属有机化学气相沉积技术生长了具有应变平衡超晶格结构的GaAs外延层，并在相同条件下仅生长了GaAs外延层作为比较。采用原子力显微镜、光致荧光光谱仪和双晶X射线衍射仪对两种样品进行表征与测试。测试结果表明：与未采用该方案生长的样品相比，采用应变平衡超晶格结构方案生长的样品的均方根表面粗糙度由1.92 nm（10 μm×10 μm）降至1.16 nm（10 μm×10 μm），光致荧光光谱峰值强度提高5倍以上，光致荧光光谱峰值半峰全宽从31.6 nm降为23.4 nm，XRD曲线峰值半峰全宽降低了30.4%，X射线衍射峰值强度提升了472.2%。该方案可显著改善GaAs/Si（001）材料的表面形貌及晶体质量，对制备硅基电子和光电子器件具有重要意义。
材料 硅基砷化镓材料 表面粗糙度 应变平衡超晶格 金属有机化学气相沉积
吉林大学 电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点联合实验室, 吉林 长春130012
高厚度的Ga2O3薄膜能够提高器件的击穿电压, 这种高厚度Ga2O3薄膜往往是通过HVPE法制备的。然而HVPE法存在着成本高、设备少等缺点。本文通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺, 以SiH4为n型掺杂源, 在Ga2O3衬底上生长了高厚度的n型β-Ga2O3薄膜, 并且研究了SiH4流量对β-Ga2O3性质的影响。实验中制备的β-Ga2O3薄膜厚度达到4.15 μm。薄膜的晶体质量高, 表面致密光滑且呈现台阶流生长模式。随着SiH4流量增加, 晶体质量逐渐降低, 电子浓度显著增加, 电子迁移率降低。目前, 高厚度β-Ga2O3薄膜的电子浓度可以在3.6×1016 ~ 5.3×1018 cm-3范围内调控; 当薄膜电子浓度为3.6×1016 cm-3时, 其电子迁移率可达137 cm2·V-1·s-1。本文论证了MOCVD工艺进行高厚度n型β-Ga2O3薄膜生长的可行性, 这也为β-Ga2O3基垂直结构功率器件的制备提供了一种新途径。
氧化镓 金属有机化学气相沉积(MOCVD) 高厚度薄膜 gallium oxide metal-organic chemical vapor deposition(MOCVD) high-thickness film
1 长春理工大学 重庆研究院, 重庆 401135
2 长春理工大学 高功率半导体国家重点实验室, 吉林 长春 130022
在硅(Si)上外延生长高质量的砷化镓(GaAs)薄膜是实现硅基光源单片集成的关键因素。但是, Si材料与GaAs材料之间较大的晶格失配、热失配等问题对获得高质量的GaAs薄膜造成了严重影响。本文利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术开展Si基GaAs生长研究。通过采用三步生长法, 运用低温成核层、高温GaAs层与循环热退火等结合的方式, 进一步降低Si基GaAs材料的表面粗糙度和穿透位错密度。并利用X射线衍射(XRD)ω-2θ扫描追踪采用不同方法生长的样品中残余应力的变化。最终, 在GaAs低温成核层生长时间62 min(生长厚度约25 nm)时, 采用三步生长、循环热退火等结合的方式获得GaAs(004) XRD摇摆曲线峰值半高宽(FWHM)为401″、缺陷密度为6.8×107 cm-2、5 μm×5 μm区域表面粗糙度为6.71 nm的GaAs外延材料, 在材料中表现出张应力。
金属有机化学气相沉积 砷化镓 硅 异质外延 metal-organic chemical vapor deposition GaAs Si heteroepitaxy
