Theoretical study on the effect of H2 and NH3 on trimethylgallium decomposition process in GaN MOVPE

三甲基镓 分解 金属有机气相外延 化学 外延 物理化学 化学分解过程 活化能 计算化学 有机化学 图层(电子)
作者
Soma Sakakibara,Kenta Chokawa,Masaaki Araidai,Akira Kusaba,Yoshihiro Kangawa,Kenji Shiraishi
出处
期刊:Japanese Journal of Applied Physics [Institute of Physics]
卷期号:60 (4): 045507-045507 被引量:5
标识
DOI:10.35848/1347-4065/abf089
摘要

Abstract We investigate the decomposition process of trimethylgallium (TMGa) during GaN metal organic vapor phase epitaxy in detail by using ab inito calculations. We analyze the decomposition rate of TMGa by estimating Gibbs energy of activation including H 2 as well as NH 3 effects. Our obtained main reaction pathway of TMGa decomposition is as follows: Ga(CH 3 ) 3 + 3H 2 + NH 3 → Ga(CH 3 ) 2 NH 2 + 3H 2 + CH 4 → Ga(CH 3 ) 2 H + 2H 2 + NH 3 +CH 4 → GaCH 3 HNH 2 + 2H 2 + 2CH 4 → GaCH 3 H 2 + H 2 + NH 3 + 2CH 4 → GaH 2 NH 2 + H 2 + 3CH 4 → GaH 3 + NH 3 + 3CH 4 . Our proposed TMGa decomposition pathway can represent the actual epitaxial growth phenomenon by considering neither polymerization reactions nor radical reactions, which are now widely adopted in fluid simulations of crystal growth. Moreover, our proposed pathway is in good agreement with the experiments.
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