薄膜外延生长的条件

薄膜生长计算机模拟

第7$卷第6期#&&G年6月

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物理学报

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ＬＥＤ结构生长原理以及ＭＯＣＶＤ外延系统的介绍

2012-2-22 10:02:33

摘要：MOCVD外延技术是国内目前刚起步的技术，本文主要介绍外延的基本原理以及目前世界上主要外延生产系统的设计原理及基本构造。 第一章 外延在光电产业角色

近十几年来为了开发蓝色高亮度发光二极管，世界各地相关研究的人员无不全力投入。而商业化的产品如蓝光及绿光发光二级管ＬＥＤ及激光二级管ＬＤ的应用无不说明了Ⅲ－Ⅴ族元素所蕴藏的潜能，表１－１为目前商品化ＬＥＤ之材料及其外延技术，红色及绿色发光二极管之外延技术大多为液相外延成长法为主，而黄色、橙色发光二极管目前仍以气相外延成长法成长磷砷化镓ＧａＡｓＰ材料为主。ＭＯＣＶＤ机台是众多机台中最常被使用来制造ＬＥＤ之机台。而ＬＥＤ或是ＬＤ亮度及特性的好坏主要是在于其发光层品质及材料的好坏，发光层主要的组成不外乎是单层的ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井Ｓｉｎｇｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ或是多层的量子井Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ，而尽管制造ＬＥＤ的技术一直在进步但其发光层ＭＱＷ的品质并没有成正比成长，其原是发光层中铟Ｉｎｄｉｕｍ的高挥发性和氨ＮＨ３的热裂解效率低是ＭＯＣＶＤ机台所难于克服的难题，氨气Ｎ

薄膜的形成、结构与缺陷

西北大学信息科学与技术学院 赵丽丽

基本要求：了解薄膜的形成、结构与缺陷； 理解成核理论。

薄膜的形成、结构与缺陷2.1 薄膜的形成 2.2 薄膜的外延生长 2.3 薄膜的结构与缺陷

2.1 薄膜的形成2.1.1 薄膜的生长过程及其分类 2.1.2 形核理论

2.1.1 薄膜的生长过程及其分类原子到达衬底表面先在衬底上形成一些均匀、细小、 可以运动的原子团( “岛” )。小岛不断接受新的沉 积原子，并与其他小岛合并逐渐长大，而岛的数目则 很快达到饱和。在小岛合并过程进行的同时，空出来 的衬底表面上又会形成新的小岛。这一小岛形成与合 并的过程不断进行，直到孤立的小岛之间相互连接成 片，最后只留下一些孤立的孔洞和沟道，后者不断被 后沉积的原子所填充。在空洞被填充的同时，形成了 结构上连续的薄膜。小岛合并的过程一般要进行到薄膜厚度达到数十纳米 的时候才告结束。

2.1.1 薄膜的生长过程及其分类

岛状生长模式 层状生长模式 层岛结合模式

2.1.2 形核理论自由能当温度>结晶温度时，

液相自由能较低，因此是稳定的；而当温

度<结晶温度时，固相自由能较低，因此固

相是稳定的。

2.1.2 形核理论自由能自发形核，指的是整个形核过程完全是

薄膜的形成、结构与缺陷

西北大学信息科学与技术学院 赵丽丽

基本要求：了解薄膜的形成、结构与缺陷； 理解成核理论。

薄膜的形成、结构与缺陷2.1 薄膜的形成 2.2 薄膜的外延生长 2.3 薄膜的结构与缺陷

2.1 薄膜的形成2.1.1 薄膜的生长过程及其分类 2.1.2 形核理论

2.1.1 薄膜的生长过程及其分类原子到达衬底表面先在衬底上形成一些均匀、细小、 可以运动的原子团( “岛” )。小岛不断接受新的沉 积原子，并与其他小岛合并逐渐长大，而岛的数目则 很快达到饱和。在小岛合并过程进行的同时，空出来 的衬底表面上又会形成新的小岛。这一小岛形成与合 并的过程不断进行，直到孤立的小岛之间相互连接成 片，最后只留下一些孤立的孔洞和沟道，后者不断被 后沉积的原子所填充。在空洞被填充的同时，形成了 结构上连续的薄膜。小岛合并的过程一般要进行到薄膜厚度达到数十纳米 的时候才告结束。

2.1.1 薄膜的生长过程及其分类

岛状生长模式 层状生长模式 层岛结合模式

2.1.2 形核理论自由能当温度>结晶温度时，

液相自由能较低，因此是稳定的；而当温

度<结晶温度时，固相自由能较低，因此固

相是稳定的。

2.1.2 形核理论自由能自发形核，指的是整个形核过程完全是

薄膜的形成、结构与缺陷

西北大学信息科学与技术学院 赵丽丽

基本要求：了解薄膜的形成、结构与缺陷； 理解成核理论。

薄膜的形成、结构与缺陷2.1 薄膜的形成 2.2 薄膜的外延生长 2.3 薄膜的结构与缺陷

2.1 薄膜的形成2.1.1 薄膜的生长过程及其分类 2.1.2 形核理论

2.1.1 薄膜的生长过程及其分类原子到达衬底表面先在衬底上形成一些均匀、细小、 可以运动的原子团( “岛” )。小岛不断接受新的沉 积原子，并与其他小岛合并逐渐长大，而岛的数目则 很快达到饱和。在小岛合并过程进行的同时，空出来 的衬底表面上又会形成新的小岛。这一小岛形成与合 并的过程不断进行，直到孤立的小岛之间相互连接成 片，最后只留下一些孤立的孔洞和沟道，后者不断被 后沉积的原子所填充。在空洞被填充的同时，形成了 结构上连续的薄膜。小岛合并的过程一般要进行到薄膜厚度达到数十纳米 的时候才告结束。

2.1.1 薄膜的生长过程及其分类

岛状生长模式 层状生长模式 层岛结合模式

2.1.2 形核理论自由能当温度>结晶温度时，

液相自由能较低，因此是稳定的；而当温

度<结晶温度时，固相自由能较低，因此固

相是稳定的。

2.1.2 形核理论自由能自发形核，指的是整个形核过程完全是

农用薄膜行业规范条件（2017年本）

（征求意见稿）

为促进农用薄膜（以下简称农膜）行业结构调整和产业升级，规范农膜行业生产经营和投资行为，加强产品质量保障，推进节能减排清洁生产，加强环境保护，提高资源综合利用效率，依据国家有关法律、法规和产业政策，制定本规范条件。

一、企业布局

（一）农膜企业建设地点应当符合国家产业规划和产业政策，符合本地区城乡建设规划、生态环境规划、土地利用整体规划要求和用地标准。

（二）在国务院、国家有关部门和省（自治区、直辖市）级人民政府规定的自然保护区、风景名胜区、饮用水保护区和主要河流两岸边界外规定范围内不得新建改扩建农膜项目。

（三）鼓励符合建设规划的现有企业及新建改扩建农膜项目，在工业园区内集中建设。

二、企业生产条件

（四）新建改扩建农膜项目形成的农用薄膜生产能力不低于10000吨/年，年产农膜制品不低于3000吨（降解农膜因属推广应用阶段，可不受产量、产能限制）。现有农膜企

1

业达不到上述要求的，应加速发展，鼓励扩大中高端农用薄膜产品的产能和产量，逐步减少低端普通农用薄膜的产量。

（五）农膜吨制品耗电量不超过500千瓦时、耗水量不超过1立方米。

（六）鼓励现有农膜生产企业加大科技创新和技术改造投入，逐步实

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第七章 薄膜的形成

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选填,简要介绍

以H2和CH4的混合气体为气源,用微波等离子体辅助化学气相沉积法(MPECVD)在1cm×,1cmSi(100)基体上沉积了金刚石薄膜。研究了不同的甲烷浓度对金刚石薄膜(100)织构生长趋势的影响。分别采用扫描电子显微镜(SEM),Raman光谱对金刚石膜的表面形貌、质量进行了分析。结果表明,当基体温度为750℃,气压为4.8×10^3Pa,甲烷浓度为1.4%时,薄膜表面为(100)织构。

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第 3卷第 1 5 0期20 0 6年 1 0月

应

用

化

工

V0. 5 No 1 13 . 0 Oc . 0 6 t2 0

Ap l d C e c lI d sr p i h mia n u t e y

甲烷浓度对金刚石薄膜 (0 )构生长的影响 10织曹菊琴，汪建华，满卫东，熊礼威(湖北省等离子体化学与新材料重点实验室，湖北武汉 4 07 ) 30 3

摘

要：以和 c的混合气体为气源， H用微波等离子体辅助化学气相沉积法 ( E V在 1 mx1 m S(0 ) MP C D) ,a i 10 a

基体上沉积了金刚石薄膜。研究了不同的甲烷浓度对金刚石薄膜 (0 ) 10织构生长趋势的影响。分别采用扫描电子

显微镜 (E,a a光谱对金刚石膜的表面

以H2和CH4的混合气体为气源,用微波等离子体辅助化学气相沉积法(MPECVD)在1cm×,1cmSi(100)基体上沉积了金刚石薄膜。研究了不同的甲烷浓度对金刚石薄膜(100)织构生长趋势的影响。分别采用扫描电子显微镜(SEM),Raman光谱对金刚石膜的表面形貌、质量进行了分析。结果表明,当基体温度为750℃,气压为4.8×10^3Pa,甲烷浓度为1.4%时,薄膜表面为(100)织构。

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第 3卷第 1 5 0期20 0 6年 1 0月

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V0. 5 No 1 13 . 0 Oc . 0 6 t2 0

Ap l d C e c lI d sr p i h mia n u t e y

甲烷浓度对金刚石薄膜 (0 )构生长的影响 10织曹菊琴，汪建华，满卫东，熊礼威(湖北省等离子体化学与新材料重点实验室，湖北武汉 4 07 ) 30 3

摘

要：以和 c的混合气体为气源， H用微波等离子体辅助化学气相沉积法 ( E V在 1 mx1 m S(0 ) MP C D) ,a i 10 a

基体上沉积了金刚石薄膜。研究了不同的甲烷浓度对金刚石薄膜 (0 ) 10织构生长趋势的影响。分别采用扫描电子

显微镜 (E,a a光谱对金刚石膜的表面

概念的内涵和外延

概念作为一种思维的现象，它一开始就和语言中的词汇联系在一起的。现在不依附于语言的赤裸裸的概念在各类科学中几乎是不存在的。但概念又不等同于语言，语言在不同的组合中所表达的概念就大相径庭。

例如，\白\，可以表示\雪\的颜色，在\明白\和\真相大白\中就表示\清楚\；在\白吃\、\白看\中就表示\无代价的\；在\白区\、\白军\中就表示\反动的\；在\写白字\和\念白字\中就表示\错误的\；在\一穷二白\中表示\没有文化\等。

语言是有歧义的，一个词汇的多种含义从另一个角度也表明我们用语言表达概念也有可能是不精确的。这种不精确是严格的抽象思维要尽力克服的。为克服不精确性，抽象思维创造了几个功不可没的概念：

第一个是概念的内涵和外延。概念的内涵就是概念对事物的特有属性的反映。概念的外延就是具体的、具有概念所反映的特有属性的那些事物。比如\商品\这个概念的内涵是为了交换而生产的劳动产品，这个概念的外延是市场上的汽车、房子、食品、电视......等等。要明确概念就要明确它的内涵和外延，也就是要明确这个概念反映的是事物的哪些特有属性和它指的是哪些事物。没有外延的概念就是虚假概念，如\鬼\、\神\、\上帝\等等。

第二个概