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图形化SOI衬底上侧向外延生长GaN研究
研究题目：图形化SOI衬底上侧向外延生长GaN研究
摘要：
氮化镓（GaN）是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用前景，特别是在电子、光电子和光通信领域。现有的GaN生长方法包括金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）和气体相转移（TGS）等。然而，这些传统的生长方法存在一些困难，如衬底选择性生长、高温和高压条件下的生长，导致了产量低、成本高的问题。图形化SOI（SilicononInsulator）衬底上的GaN的侧向外延生长技术可以有效地解决这些问题，具有生长控制精度高、成本低的优势。本文主要研究和探讨了图形化SOI衬底上侧向外延生长GaN的方法与特性，以及其在电子和光电子器件中的应用前景。
1.引言
氮化镓是一种具有宽带隙、优异的光电性能和热稳定性的材料，具有广泛的应用前景。近年来，随着GaN技术的进步，特别是在LED、激光器和功率器件等领域的应用，对GaN材料的需求日益增长。现有的GaN生长方法中，图形化SOI衬底上的侧向外延生长技术因其高生长控制精度和低成本而备受关注。
2.图形化SOI衬底的制备
图形化SOI衬底是通过在单晶硅上形成图案化的二氧化硅掩膜，然后在掩膜上形成开孔，最后通过湿法或干法去除硅材料，得到栅极或沟道区域。这种制备方法可以实现高分辨率、高精度的图形化结构，为后续的侧向生长提供了良好的基础。
3.侧向外延生长技术
图形化SOI衬底上的侧向生长是一种通过HVPE（HydrideVaporPhaseEpitaxy）进行的生长技术。首先，在图形化SOI衬底上沉积一层低温生长的GaN薄膜，然后通过热解法将气相中的氮化物转化为氮化镓沉积在薄膜上。这种侧向生长技术具有高生长速度、均匀性好和可控性强等特点，可实现晶体质量优异的GaN生长。
4.将GaN应用于电子和光电子器件
图形化SOI衬底上侧向生长的GaN材料具有高结晶质量和较低缺陷密度的特点，适用于电子和光电子器件制备。例如，利用侧向生长的GaN材料可以制备高性能的高电子迁移率晶体管（HEMT）和高亮度的蓝/绿/红LED。同时，侧向生长的GaN材料还可以应用于激光器、太阳能电池和功率器件等领域。
5.结论
图形化SOI衬底上侧向外延生长GaN是一种有潜力的GaN生长方法，具有高生长控制精度和低成本的优势。通过对该方法的研究和探索，我们可以实现高质量、低缺陷密度的GaN材料的制备，并在电子和光电子器件中得到广泛的应用。未来的研究可以进一步探讨GaN材料的生长机制和特性，以及进一步优化生长工艺，提高材料的性能和设备的可靠性。