基于PLC的第三代MOCVD控制系统研究与设计

    GaN是继硅和砷化镓后的第三代半导体材料，由于具有宽带隙、高发光效率、高热导率、耐高温、抗辐射和耐腐蚀等特性而成为当今世界的研究热点，用其制备的蓝光LED可广泛应用于高密度信息存储和半导体照明。III族氮化物带隙宽度相差很大，覆盖从红光到紫外波段，是制作红、黄、绿光二极管，特别是蓝光、紫外发光二极管(LED)和激光二极管(LD)的理想材料。目前金属有机物化学气相沉积(MOCVD，Metall.Organic Chemical Vapor DePOSTTTION)设备是能用于GaN系外延材料生长并且能满足其大规模生产需求的唯一技术。在所有半导体材料制备技术中，MOCVD得到的GaN器件、LED和LD的质量都是最高的。MOCVD技术在我国起步于20世纪80年代中期，1998年研制出我国第一台低压气动旋转衬底座MOCVD设备，目前国内的GaN MOCVD设备尚处在研究阶段，在生产型MOCVD设备制造方面我国现在还是空白，作为材料生长用的MOC、rD系统大多从国外成套进口，设备昂贵，因此研制具有自主知识产权的生产型MOCVD系统设备具有十分重要的意义。

　　在半导体产业的发展中，一般将Si、Ge称为第一代电子材料;而将GaAs、InP、GaP、InAs及其合金称为第二代电子材料;宽禁带(Eg>2.3eV)半导体材料近年来发展十分迅速，称为第三代电子材料，主要包括SiC、ZnSe、金刚石和GaN等。

　　同第一代、二代电子材料相比，宽禁带半导体材料具有禁带宽度大、电子漂移饱和速度高、介电常数小及导热性能好等特点，利用其特有的禁带宽度可以制作蓝光、绿光和紫外光的发光器件和光探测器件【¨。进入90年代之后由于材料生长技术和器件工业水平的不断发展和完善，GaN基器件的发展十分迅速，成为宽禁带半导体材料中的一颗十分耀眼的新星。GaN

　　系材料非常坚硬，具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学性质非常稳定和强的抗辐射能力，是研制微电子器件和光电子器件的新型半导体材料，在蓝、绿光发光器件领域中有着广泛的应用GaN系基材料常用的外延生长方法有气相外延、分子束外延、金属有机物化学气相沉积3种【21。1.氢化物气相外延氢化物气相外延工作原理是用金属Ga与HCl反应生成GaCl，GaCI再与NH3反应生成GaN。其优点是生长速率快，不低于501am/h，有的高达1001am/h-1501am/h。缺点是GaN在HCI中不稳定，且HCI对设备产生腐蚀，HCI与NH3的副反应生成

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