Ⅲ-V族材料外延生长的动力学模拟仿真及半导体晶片键合的实验

论文摘要

本论文工作是围绕任晓敏教授为首席科学家的国家重点基础研究发展规划项目(973计划项目)“新一代通信光电子集成器件及光纤的重要结构工艺创新与基础研究”(项目编号：2003CB314900)项目分课题一“单片集成光电子器件的异质兼容理论与重要结构工艺创新”(项目编号：2003CB314901)、项目分课题二“低温晶片键合及准单片光电子集成技术的创新与基础研究”(项目编号：2003CB314902)展开研究的。 激光器和探测器的发展离不开光电子材料的发展，材料的发展使高速、大容量的光传输成为可能。材料的外延生长是整个激光器器件制作的基础，对器件的光学和电学性能有着重要的影响，生长不出优质的材料体系，获得高性能的器件就无从谈起，因此，材料的外延生长便成为了整个半导体激光器制作过程之中的重中之重。 金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术是外延生长技术中十分重要的一种技术，也是发展水平较为成熟的一种技术。对MOCVD技术的研究也成为了国内外研究的重点。 另外，薄膜生长是目前材料生长研究的重点之一。凝聚态物质的宏观现象是由极大量分子、原子的运动和相互作用的反映，在本质上都带有统计性质。随着人们对凝聚态物质的微观结构的不断深入了解，人们愈加需要从统计角度探讨凝聚态物质的宏观现象的基本规律，寻找内在的联系。现在凝聚态理论已经深入到知其所以然的阶段，在量子力学和统计力学基础上探讨宏观现象和微观结构的本质。统计力学是研究凝聚态物质的微观结构和宏观现象的桥梁，它的理论已取得了很大的成就，但凝聚态物理问题非常复杂，纯粹用解析理论来描述目前尚难以实现。所以，利用计算机进行数值模拟计算和仿真已经成了目前研究的趋势。

论文目录

• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 论文研究内容及其论文结构
• 1.2.1 论文研究内容
• 1.2.2 论文结构
• 第二章 MOCVD技术的理论与实验研究
• 2.1 MOCVD技术的研究与发展现状
• 2.2 晶片键合技术及其与MOCVD外延技术的关系
• 2.3 MOCVD技术简介
• 2.3.1 MOCVD原理
• 2.3.2 MOCVD外延生长方法的优缺点
• 2.3.3 低压MOCVD
• 2.4 MOCVD生长设备简介
• 2.4.1 MOCVD设备系统
• 2.4.2 气体源供给系统
• 2.4.3 反应室和加热系统
• 2.4.4 尾气处理系统
• 2.4.5 微机自控及系统安全保护报警系统
• 2.4.6 测漏装置
• 2.5 MOCVD外延的关键技术和难点
• 2.6 外延材料参数的测试技术
• 2.6.1 光荧光技术概念及其特点
• 2.6.2 光荧光测试仪
• 2.6.3 光荧光谱
• 2.7 激光器材料MOCVD外延技术的发展方向
• 2.8 本章小结
• 第三章 分子运动论与薄膜外延生长理论
• 3.1 引言
• 3.2 分子运动论简介
• 3.2.1 分子运动论概念
• 3.2.2 牛顿运动方程
• 3.2.3 原子间势函数
• 3.2.4 势参数的确定
• 3.2.5 分子动力学模拟的初始条件
• 3.2.6 周期性边界条件和长程力
• 3.2.7 分子动力学进一步发展的方向
• 3.3 关于薄膜外延生长技术
• 3.4 蒙特卡罗简介
• 3.4.1 蒙特卡罗概念
• 3.4.2 随机数和随机变量的产生
• 3.5 物理模型和模拟方法
• 3.6 结果与讨论
• 3.7 本章小结
• 第四章 半导体晶片键合技术的实验研究
• 4.1 晶片键合中夹具的设计
• 4.2 晶片键合的实验研究
• 4.2.1 晶片表面的清洁与处理
• 4.2.2 晶片的键合与腐蚀
• 4.2.3 键合质量测试
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 附录
• 致谢