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新型硅基GaN外延材料的热应力模拟
  • ISSN号:1001-9731
  • 期刊名称:《功能材料》
  • 时间:0
  • 分类:TN304.054[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室,上海200050
  • 相关基金:国家杰出青年科学基金资助项目(59925205);上海市固态照明工程项目(05d211006-3)
中文摘要:

采用有限元方法,通过ANSYS软件模拟了体硅衬底上和SOI衬底上生长的GaN外延膜从1100℃的生长温度降到20℃的热应力变化情况。模拟结果表明SOI衬底作为一种柔性衬底,能有效减少异质外延的晶格失配,但是单从热失配的角度,由于引入了热膨胀系数(CET)更小的埋层SiO2,SOI衬底会使得外延层热应力略有增大。为了降低外延层中的热应力,我们结合微机电系统(MEMS)的制造工艺,用深反应离子刻蚀(DRIE)的方法,借助于SOI材料自停止刻蚀的优势,将衬底硅和埋氧去除,使得SOI的超薄顶层硅部分悬空,形成一种新型的SOI衬底。模拟结果表明,这种新型SOI衬底可以将GaN外延层中的热应力降低20%左右。

英文摘要:

The thermal stress in GaN epilayer on bulk silicon and silicon-on-insulator(SOI) substrates caused by the co-efficient of thermal-expansion(CET) mismatch of the GaN epilayer and silicon, was calculated by the finite element analysis method through ANSYS software. When temperature decreased from 1100~20℃ the 3-D simulation results showed that the SOI substrate can produce a little more thermal stress in GaN layer compared with bulk silicon substrate, because of the buried SiO2 layer, which would induce larger CET mismatch in the multi-layer system. A novel shape of SOI substrate with part of the substrate Si and buried SiO2 being etched using Micro electro-mechanical system(MEMS) fabrication process had been realized, and simulation result showed its advantage of reducing nearly 20% of the thermal stress in GaN epilayer effectively.

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期刊信息
  • 《功能材料》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:重庆材料研究院
  • 主办单位:重庆材料研究院
  • 主编:黄伯云
  • 地址:重庆北碚区蔡家工业园嘉德大道8号
  • 邮编:400707
  • 邮箱:gnclwb@126.com
  • 电话:023-68264739
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9731
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1099/TH
  • 邮发代号:78-6
  • 获奖情况:
  • 2008、2011年连续获中国精品科技期刊,2010获重庆市双十佳期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:30166