N极性GaN基薄膜材料的外延生长及特性研究的任务书.docx

N极性GaN基薄膜材料的外延生长及特性研究的任务书
一、选题背景和目的
宽禁带III-V族氮化物材料由于其具有较高的耐高温、高电压和高功率等特性，在半导体器件领域中具有广泛应用前景。其中，N极性GaN基薄膜材料是一种当前研究热点，其具有优异的电学、光学和力学性能，被广泛应用于LED、高电子迁移率晶体管等领域。但是，由于N极性GaN材料的外延生长和制备过程复杂，其制备性能还需要进一步研究和优化。
因此，本文选题旨在研究N极性GaN基薄膜材料的外延生长及其特性，具体包括以下方面：从外延材料生长角度，探究N极性GaN基薄膜材料的制备方法、优化生长条件等；从材料特性角度，研究N极性GaN基薄膜的电学性质、光学性质、力学性质等，为其进一步应用提供理论和实验依据。
二、主要内容和研究方法
（一）外延生长方法优化
1.研究不同生长条件下N极性GaN基薄膜的生长速率、材料质量等特性，确定最优生长条件。
2.探讨采用气相外延法（MOVPE）和分子束外延法（MBE）等不同方法制备N极性GaN基薄膜的区别、优缺点。
（二）材料特性研究
1.分析N极性GaN基薄膜的结构特性，研究其晶格结构、缺陷类型及其影响、异质结接口等特性。
2.测定N极性GaN基薄膜的电学性质，包括导电性、介电常数、载流子密度等，分析其性能稳定性、载流子迁移率等特性。
3.测定N极性GaN基薄膜的光学特性，研究其发光波长、强度、PL光谱分布等特性。
4.测定N极性GaN基薄膜的力学性质，包括硬度、弹性模量等物理力学性质等特性。
（三）研究技术路线
1.根据所选研究方法和研究目标，设计实验方案，搜集相关信息和文献。
2.利用制备设备利用不同的外延生长方法制备N极性GaN基薄膜，并优化生长条件。
3.利用X射线衍射仪、扫描电镜、原子力显微镜、光电子能谱仪等表征技术，对N极性GaN基薄膜的结构、表面形貌、界面特性和缺陷类型等进行表征。
4.测试N极性GaN基薄膜的电学、光学和力学性质，包括电阻率、载流子浓度、光致发光和硬度等性能。
5.分析实验数据，总结分析N极性GaN基薄膜的生长制备、特性和性能等实验结果，为进一步应用提供理论依据。
三、研究意义和预期结果
利用外延方法制备N极性GaN基薄膜，并对其结构和特性进行表征，对研究广角光提供了新的思路，而在半导体器件应用中，N极性GaN材料是发展新型照明与生物成像等的重要前提。预计可以获得以下结果：
1.确定最优外延生长条件和合适的制备方法，制备出N极性GaN基薄膜材料，为其进一步应用提供优良的实验基础。
2.通过对N极性GaN基薄膜的结构和特性进行表征，分析其电学、光学和力学性质等，为提高其性能、开发新型器件提供理论依据。
3.对N极性GaN基薄膜外延生长进行系统、深入的研究，丰富和完善相关研究领域的理论和实践基础，提高我国在该领域的掌握和可控性。