Ⅲ-Ⅴ族材料外延生長的動力學模擬仿真及半導體晶片鍵合的實驗.pdf

1、本論文工作是圍繞任曉敏教授為首席科學家的國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃項目(973計劃項目)“新一代通信光電子集成器件及光纖的重要結構工藝創(chuàng)新與基礎研究”(項目編號：2003CB314900)項目分課題一“單片集成光電子器件的異質兼容理論與重要結構工藝創(chuàng)新”(項目編號：2003CB314901)、項目分課題二“低溫晶片鍵合及準單片光電子集成技術的創(chuàng)新與基礎研究”(項目編號：2003CB314902)展開研究的。 激光器和探測器的發(fā)展離

2、不開光電子材料的發(fā)展，材料的發(fā)展使高速、大容量的光傳輸成為可能。材料的外延生長是整個激光器器件制作的基礎，對器件的光學和電學性能有著重要的影響，生長不出優(yōu)質的材料體系，獲得高性能的器件就無從談起，因此，材料的外延生長便成為了整個半導體激光器制作過程之中的重中之重。 金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)技術是外延生長技術中十分重要的一種技術，也是發(fā)展水平較為成熟的一種技術。對MOCVD技術的研究也成為了國內外研究的重點。

3、另外，薄膜生長是目前材料生長研究的重點之一。凝聚態(tài)物質的宏觀現象是由極大量分子、原子的運動和相互作用的反映，在本質上都帶有統(tǒng)計性質。隨著人們對凝聚態(tài)物質的微觀結構的不斷深入了解，人們愈加需要從統(tǒng)計角度探討凝聚態(tài)物質的宏觀現象的基本規(guī)律，尋找內在的聯系?，F在凝聚態(tài)理論已經深入到知其所以然的階段，在量子力學和統(tǒng)計力學基礎上探討宏觀現象和微觀結構的本質。統(tǒng)計力學是研究凝聚態(tài)物質的微觀結構和宏觀現象的橋梁，它的理論已取得了很大的成就，但凝聚態(tài)物

4、理問題非常復雜，純粹用解析理論來描述目前尚難以實現。所以，利用計算機進行數值模擬計算和仿真已經成了目前研究的趨勢。 異質外延生長廣泛應用于各種薄膜單晶的制備，在微電子和光電子產業(yè)中占有核心地位。利用MOCVD等最先進的外延生長技術無疑是實現異質光電子集成的理想方式。本文的主要工作如下： 第一，介紹了MOCVD的原理與發(fā)展現狀，并介紹了MOCVD的生長設備，還將這種技術與其他的外延生長技術(例如：MBE、LPE、VPE等)

5、進行了對比，得出了MOCVD這種生長方式的優(yōu)缺點。最后還預測了MOCVD外延技術的發(fā)展方向。 第二，詳細介紹了分子運動論的理論知識，對薄膜生長時原子間的勢能進行了分析，引入Morse勢描述了粒子間的相互作用。從理論上分析了原子運動的模型。 第三，建立了物理模型，考慮了粒子的沉積、吸附粒子的擴散和蒸發(fā)三個過程，并用MC方法模擬了不同襯底溫度時薄膜的生長情況。從模擬的結果得出了沉積粒子數與外延生長表面形貌的關系，而且研究了各