研究目的
开发一种利用热丝化学气相沉积（HFCVD）技术在AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）结构上选择性沉积多晶金刚石的方法，且不损伤底层材料，以实现高功率电子设备的热管理。
研究成果
所开发的技术成功实现了在AlGaN/GaN晶圆上具有优异选择性的HFCVD金刚石选择性沉积，且对底层材料损伤极小，这一结果已通过多种表征方法得到验证。该工艺具备规?；芰?，有利于高功率GaN器件的热管理，不过仍需进一步优化以解决热应力和界面电阻问题。
研究不足
该工艺需要一层保护性的SiNx薄膜，这会增加热阻和界面，可能限制热性能。720-750°C的金刚石生长温度可能引发热应力，影响电学特性。该技术特定于HFCVD方法，可能无法直接适用于其他CVD工艺。需要针对热性能优化SiNx薄膜厚度。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用HFCVD选择性区域沉积法生长金刚石，通过PECVD SiNx?；げ惴乐笰lGaN/GaN层损伤。具体流程包括：光刻图案化（光刻胶中分散纳米金刚石籽晶）、RIE刻蚀及优化甲烷浓度的HFCVD生长。
2：样品与数据来源：
以100mm Si(111)衬底上MOCVD生长的AlGaN/GaN HEMT结构为初始材料。表征手段包含SEM、AFM、拉曼光谱、HRXRD、RSM及电学测试。
3：实验设备与材料清单：
设备含MOCVD晶圆生长系统、SiNx沉积用PECVD反应腔(MPS-150, AGS Plasma)、光学光刻工具、RIE腔室、HFCVD腔室(Crystallume)、高温计(Omega OS4000)、K型热电偶、SEM(FEI Helios 400)、AFM(Bruker Dimension ICON)、TEM(JEOL 1200EXII)、拉曼系统(Horiba LabRAM)、HRXRD系统(Rigaku SmartLab)、C-V测试仪(Materials Development Corp.)及迁移率测量系统(LEI 1605B)。材料包括AlGaN/GaN晶圆、SiNx、纳米金刚石籽晶、光刻胶、甲烷、氢气及其他CVD气体。
4：0)、K型热电偶、SEM(FEI Helios 400)、AFM(Bruker Dimension ICON)、TEM(JEOL 1200EXII)、拉曼系统(Horiba LabRAM)、HRXRD系统(Rigaku SmartLab)、C-V测试仪(Materials Development Corp.)及迁移率测量系统(LEI 1605B)。材料包括AlGaN/GaN晶圆、SiNx、纳米金刚石籽晶、光刻胶、甲烷、氢气及其他CVD气体。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：依次进行晶圆PECVD SiNx沉积、光刻图案化与纳米金刚石籽晶播种、RIE刻蚀去除多余籽晶及薄层SiNx，最后在720-750°C下以3%甲烷浓度HFCVD生长2小时。沉积前后均开展表征测试。
5：数据分析方法：
采用专业软件分析SEM/AFM图像、拉曼光谱（峰位拟合）、HRXRD（晶格常数测定）、RSM（应变分析）及电学数据（载流子浓度与迁移率计算）。
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获取完整内容-
SEM
Helios 400
FEI
Used for morphology and thickness characterization of diamond films and cross-section imaging.
-
AFM
Dimension ICON
Bruker
Used for surface morphology analysis.
-
TEM
1200EXII
JEOL
Used for cross-section imaging of the AlGaN/GaN structure.
-
HRXRD system
SmartLab
Rigaku
Used for high-resolution x-ray diffraction and reciprocal space mapping.
-
MOCVD reactor
Used for growing AlGaN/GaN HEMT structures on silicon wafers.
-
PECVD reactor
MPS-150
AGS Plasma System, Inc
Used for depositing SiNx protective layer on the wafers.
-
HFCVD chamber
Crystallume, Inc.
Used for diamond deposition via hot filament chemical vapor deposition.
-
Pyrometer
OS4000
Omega
Used for temperature measurement during diamond deposition.
-
Thermocouple
Type-K
Used for temperature measurement during diamond deposition.
-
Raman system
LabRAM
Horiba
Used for Raman spectroscopy to analyze material properties.
-
C-V system
Materials Development Corp.
Used for capacitance-voltage measurements for electrical characterization.
-
Mobility measurement system
LEI 1605B
Lehighton Electronics Inc.
Used for contactless mobility measurements.
-
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