激光分子束外延生长GaN薄膜的任务书.docx

激光分子束外延生长GaN薄膜的任务书
一、选题背景
GaN是一种重要的半导体材料，具有良好的光电学和力学性能，因此在红外、紫外、蓝色和绿色LED、LD、太阳能电池等器件中有广泛应用。目前，外延生长GaN薄膜的常见方法有化学气相沉积、物理气相沉积、分子束外延等，但利用化学气相沉积和物理气相沉积方法的GaN晶体质量存在缺陷密度高，缺陷广泛的问题，且制备过程中难以得到长周期的纳米结构。
相比较而言，激光分子束外延生长技术具有高温、高能的显著优点。激光分子束外延技术在制备GaN薄膜上具有相对较低的制备温度，易于控制。同时，激光分子束外延技术在制备过程中几乎没有导致化学反应和杂质的问题，从而可以制备出较高纯度的GaN薄膜。
二、研究任务
1.分析激光分子束外延生长技术的适用范围及特点
分析激光分子束外延生长技术的适用范围及特点，特别是与其他GaN制备技术的比较。强调激光分子束外延技术在制备GaN薄膜中的显著优势和存在的不足之处。
2.优化激光分子束外延生长GaN薄膜的工艺条件
研究激光分子束外延技术生长GaN薄膜的主要影响因素和生长机制，并通过实验确定哪些工艺参数对薄膜生长速度和质量有主要影响，进而提出优化的工艺条件。特别需要重点研究生长温度、氮化氢流量、分子束能量密度等参数对GaN薄膜的影响，并确定最优化的工艺参数。
3.对不同生长条件下的GaN薄膜进行物性表征和分析
对优化后的GaN薄膜样品进行表征及分析，特别需要重点研究薄膜的结构、成分、缺陷、光电性质等方面。这些特性对于GaN薄膜的应用具有重要影响。使用各种分析技术如扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、光致发光放射谱（PL）等技术进行晶体结构表征和光电性能研究。
4.系统评价激光分子束外延生长GaN薄膜的优势和不足
根据实验结果和表征分析，系统评价激光分子束外延技术在GaN薄膜制备方面的优势和存在的不足之处。分析其目前在GaN材料制备领域的应用前景和潜力以及未来的发展趋势。
三、研究意义
1.为制备高性能GaN器件提供新途径
研究激光分子束外延技术生长GaN薄膜的工艺条件和生长机制，提供了一种新颖的制备高性能GaN器件的途径。优化的工艺条件和高质量的薄膜样品将为制备GaN基LED、LD等器件提供有力的GaN材料支撑。
2.探索表征方法提高分析水平
对生长后的GaN膜进行表征和分析，将提高分析技能水平。同时，将探索优化的表征方法，使表征更加全面、准确和系统。
3.发展GaN材料制备的技术水平
研究激光分子束外延技术生长GaN薄膜的适用范围和性能，有助于完善GaN材料制备的技术体系，提高其制备工艺和性能水平。
四、预期成果
1.探究制备优良GaN薄膜的关键工艺参数和生长机制，给出最优化的工艺参数。
2.分析GaN薄膜的结构、成分、缺陷和光电性质，了解不同生长条件下GaN薄膜的特征差异。
3.深入评价激光分子束外延技术在制备GaN材料领域的应用前景和潜力，推动GaN材料制备的技术重心向激光分子束外延技术这方面倾斜。
五、研究方案
激光分子束外延生长GaN薄膜的研究方案如下：
1.实验条件准备
（1）实验仪器准备：从仪器实验室借使用多台仪器，如分子束外延系统，激光器，XRD、拉曼和PL光谱仪等设备。
（2）实验室准备：准备GaN样品，各种生长条件的实验样品。
2.激光分子束外延生长GaN薄膜
（1）调节分子束的能量密度和氮化氢的流量控制分子束外延系统，优化生长参数。
（2）选取适当的衬底进行生长。
（3）通过SEM、XRD、拉曼光谱等技术表征和分析GaN薄膜的结构、成分、缺陷和光电性质等方面，研究各个生长条件下的GaN薄膜表征差异。
3.分析研究结果
（1）综合分析各生长条件下GaN薄膜的优缺点。
（2）评价激光分子束外延技术在GaN材料领域的应用前景和潜力。
（3）撰写科研论文，发表在有关学术期刊上。