Ⅲ族氮化物薄膜生长与测试

本教材聚焦国家半导体战略，系统论述了宽禁带半导体核心材料Ⅲ族氮化物的基础理论、制备技术与性能评估方法。第一篇从晶体结构、物理化学特性出发，解析材料在光电子与高功率器件中的应用机理；第二篇介绍了化学/物理气相沉积技术原理与工艺优化策略；第三篇阐述了光学、电学等性能多维度表征方法。同时，书中结合了研究团队创新成果，为学科发展和产业升级注入新动能。

前言
第一篇 Ⅲ族氮化物薄膜的背景与基础
第1章 Ⅲ族氮化物薄膜的基本概述 3
1.1 Ⅲ族氮化物薄膜生长的基本概述 3
1.1.1 基本概念 3
1.1.2 基本原理 3
1.1.3 生长方法概述 5
1.2 Ⅲ族氮化物薄膜的晶体结构与基本性质 5
1.2.1 晶体结构 5
1.2.2 物理性质 8
1.2.3 化学性质 10
1.3 本书章节内容概述 11
1.4 本章小结 12
习题 12
参考文献 13
第二篇 Ⅲ族氮化物薄膜的生长
第2章 Ⅲ族氮化物薄膜的化学气相沉积 17
2.1 绪言 17
2.2 Ⅲ族氮化物薄膜的热化学气相沉积 19
2.2.1 引言 19
2.2.2 基本工作原理 19
2.2.3 热化学气相沉积设备结构 22
2.2.4 热化学气相沉积法薄膜质量的影响因素 23
2.3 Ⅲ族氮化物薄膜的金属有机物化学气相沉积 27
2.3.1 引言 27
2.3.2 基本工作原理 28
2.3.3 金属有机物化学气相沉积仪器结构 30
2.3.4 金属有机物化学气相沉积Ⅲ族氮化物薄膜质量的影响因素 32
2.4 Ⅲ族氮化物薄膜的等离子体增强化学气相沉积 36
2.4.1 引言 36
2.4.2 基本工作原理 37
2.4.3 等离子体增强化学气相沉积设备结构 39
2.4.4 等离子体增强化学气相沉积 Ⅲ族氮化物薄膜质量的影响因素 41
2.5 Ⅲ族氮化物薄膜的氢化物气相外延 46
2.5.1 引言 46
2.5.2 基本工作原理 46
2.5.3 氢化物气相外延沉积设备结构 47
2.5.4 氢化物气相外延Ⅲ族氮化物薄膜质量的影响因素 49
2.6 本章小结 53
习题 54
参考文献 54
第3章 Ⅲ族氮化物薄膜的物理气相沉积 57
3.1 绪言 57
3.2 Ⅲ族氮化物薄膜的分子束外延 58
3.2.1 引言 58
3.2.2 基本工作原理 60
3.2.3 分子束外延装置结构 64
3.2.4 分子束外延Ⅲ族氮化物薄膜质量的影响因素 67
3.3 Ⅲ族氮化物薄膜的脉冲激光沉积 70
3.3.1 引言 70
3.3.2 基本工作原理 72
3.3.3 脉冲激光沉积设备结构 74
3.3.4 脉冲激光沉积Ⅲ族氮化物薄膜质量的影响因素 76
3.3.5 大尺寸高均匀性薄膜生长技术 84
3.4 Ⅲ族氮化物薄膜的磁控溅射沉积 86
3.4.1 引言 86
3.4.2 基本工作原理 87
3.4.3 磁控溅射沉积设备结构 89
3.4.4 磁控溅射沉积Ⅲ族氮化物薄膜质量的影响因素 90
3.5 Ⅲ族氮化物薄膜的真空蒸发镀膜 97
3.5.1 引言 97
3.5.2 基本工作原理 97
3.5.3 真空蒸发镀膜设备结构 100
3.5.4 真空蒸发镀膜的影响因素及应用 105
3.6 本章小结 108
习题 109
参考文献 109
第三篇 Ⅲ族氮化物薄膜的性能测试
第4章 Ⅲ族氮化物薄膜的光学性能测试 115
4.1 Ⅲ族氮化物薄膜的光学禁带宽度 115
4.1.1 引言 115
4.1.2 测量原理及所用仪器 116
4.1.3 基于紫外可见吸收光谱的禁带宽度测试分析 123
4.2 Ⅲ族氮化物薄膜的发光特性126
4.2.1 引言 126
4.2.2 产生机制及测试仪器 127
4.2.3 基于光致发光光谱的分析应用 130
4.3 Ⅲ族氮化物薄膜的折射率与光学损耗 132
4.3.1 引言 132
4.3.2 测试所用方法及其原理 133
4.3.3 折射率测试仪器介绍及应用 137
4.4 基于Ⅲ族氮化物光学性质的器件应用 140
4.4.1 引言 140
4.4.2 发光二极管 141
4.4.3 光电探测器 147
4.4.4 激光二极管 150
4.5 本章小结 154
习题 155
参考文献 155
第5章 Ⅲ族氮化物薄膜的电学性能测试 158
5.1 Ⅲ族氮化物薄膜的载流子浓度与迁移率 159
5.1.1 引言 159
5.1.2 霍尔效应测量载流子浓度与迁移率 160
5.1.3 基于Ⅲ族氮化物薄膜的霍尔效应测试分析 165
5.2 Ⅲ族氮化物薄膜的电导率与电阻率 170
5.2.1 引言 170
5.2.2 四探针法测电导率及电阻率 172
5.2.3 基于Ⅲ族氮化物薄膜的电导率与电阻率测试分析 175
5.3 Ⅲ族氮化物薄膜的二维电子气特性 178
5.3.1 引言 178
5.3.2 测试所用仪器及基本原理 183
5.3.3 基于Ⅲ族氮化物薄膜的二维电子气性质的应用 186
5.4 本章小结 192
习题 192
参考文献 193
第6章 Ⅲ族氮化物薄膜的其他性能测试 196
6.1 Ⅲ族氮化物薄膜的磁学性能测试 196
6.1.1 引言 196
6.1.2 磁学性能测试分析 198
6.1.3 基于Ⅲ族氮化物磁学性能的应用 203
6.2 Ⅲ族氮化物薄膜的力学性能测试 206
6.2.1 引言 206
6.2.2 力学性能测试分析 206
6.2.3 基于Ⅲ族氮化物力学性能的应用 211
6.3 Ⅲ族氮化物薄膜的声学性能测试 212
6.3.1 引言 212
6.3.2 声学性能测试分析 213
6.3.3 基于Ⅲ族氮化物声学性能的应用 215
6.4 Ⅲ族氮化物薄膜的化学性能测试 219
6.4.1 引言 219
6.4.2 化学性能测试分析 219
6.4.3 基于Ⅲ族氮化物化学性能的应用 225
6.5 本章小结 228
习题 228
参考文献 229