毕设 | 随手记

宽禁带半导体的发展历史 milestones

• 1954年，GaAs bulk single-crystal substrate实现1980s；
• 1980s，group II-IV化合物半导体，如ZnSe等研究很热，主要是因为(Zn, Mg, Cd) and (Se, S)的化合物半导体与GaAs的晶格匹配较好，可以形成异质结，做蓝绿色LED/LD，但是short lifetime的问题没有很好解决。
• 1993年，GaN蓝光LED的出现，II-IV族化合物研究就衰落了。GaN研究的重要突破——生长高质量的GaN外延层（在蓝宝石衬底上，低温生长AlN buffer layers）；p型GaN（用低能电子束照射/退火）；高质量InGaN层。GaN的高亮度绿光、蓝光、UV LD，白光LED等--》固态照明的实际应用
• 2000s，ZnO的研究有了较大的加速，希望用在UV LED上，因为其high exciton binding energy of 60 meV ??? 竞争力不足，因为还不能形成可靠的pn结，另一方面GaN基的势利强大。（1995年之前，氧化物没有被当作是半导体。）宽禁带半导体的发展历史 milestones

关于solar blind UV detector

目前主要的日盲材料是AlGaN、ZnMgO、金刚石、氧化镓等。
AlGaN需要较高的Al成分，但是很难制备质量高的高Al薄膜。
纤锌矿结构的ZnMgO也是Mg高难以保证晶格完好。
金刚石禁带宽度过大～5.45eV，不能实现整个日盲波段的探测，且价格昂贵。

关于晶体生长与外延

• 蓝宝石衬底就是用EFG法制备的，价格便宜，结晶缺陷少，尺寸大6～8英寸。

• 晶体质量高——with a full-width at half-maximum of the x-ray diffraction rocking curve (XRC) as narrow as 17 arcsec and a dislocation density on the order of 103–104 cm−2 as characterized by surface etch pits.

• 氧化镓的MBE的氧气源：oxygen radicals(RF plasma产生)；ozone，生长速率快（few um/h）

• 选择MBE外延生长的温度——考虑surface roughness（AFM）和电学性质（CV测量Nd-Na随深度的变化）PS：MBE基本不会引入unintentional杂质。small temperature window不是好事，毕竟需要precise temperature control，从而导致poor channel thinkness control（如果用MBE来直接生长Sn掺杂的氧化镓沟道）

• HVPE外延生长——根据thermodynamic分析来选择合适的precursor气体为GaCl和氧气。