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《Si(111)襯底上生長(zhǎng)的GaN的形貌與AlN緩沖層生長(zhǎng)溫度的關(guān)系》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第26卷第8期半導(dǎo)體學(xué)報(bào)Vol.26No.82005年8月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSAug.,2005Si(111)襯底上生長(zhǎng)的GaN的形貌與3AlN緩沖層生長(zhǎng)溫度的關(guān)系1,212122朱軍山徐岳生郭寶平劉彩池馮玉春胡加輝(1河北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院,天津300130)(2深圳大學(xué)光電子學(xué)研究所光電子器件與系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,深圳518060)摘要:利用LP2MOCVD技術(shù)在Si(111)襯底上,用不同溫度生長(zhǎng)AlN緩沖層,再在緩沖層上外延GaN薄膜.采用高分辨率雙晶X射線衍射(DCXRD)技術(shù)
2、和掃描電子顯微鏡(SEM)分析這些樣品,比較緩沖層生長(zhǎng)溫度對(duì)緩沖層和外延層的影響,并提出利用動(dòng)力學(xué)模型解釋這種溫度的影響.進(jìn)一步解釋了GaN外延層表面形貌中“凹坑”的形成及“凹坑”與緩沖層生長(zhǎng)溫度的關(guān)系.結(jié)果表明,溫度的高低通過影響緩沖層初始成核密度和成核尺寸來(lái)影響外延層表面形貌.關(guān)鍵詞:MOCVD;GaN;緩沖層PACC:6855;7155G;6800中圖分類號(hào):TN304123文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):025324177(2005)0821577205一般認(rèn)為緩沖層對(duì)外延層的生長(zhǎng)質(zhì)量和表面形1引言貌起決定作用.人們對(duì)不同的緩
3、沖層下Si表面外延[3]GaN做了研究,取得了不同的效果.2003年,Hu等人對(duì)Si(111)上生長(zhǎng)的GaN的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研以GaN為基礎(chǔ)的Ⅲ2Ⅴ族氮化物是制造從可見[4][1]究,通過高分辨率SEM圖像觀察,分析Si和AlN光到紫外光發(fā)光器件的主要發(fā)光材料.由于缺少交界面無(wú)定形層的形成,認(rèn)為這層無(wú)定形層不是在GaN體襯底,GaN材料通常通過異質(zhì)外延獲得,而藍(lán)寶石是異質(zhì)外延GaN最常用的襯底材料.但是藍(lán)生長(zhǎng)緩沖層時(shí)形成,而是在外延GaN時(shí)隨著外延層寶石的制作和加工十分困難,很難與現(xiàn)有的半導(dǎo)體的厚度增加,應(yīng)力的積聚而形成.20
4、03年,Kim等人技術(shù)和設(shè)備兼容,使成本居高不下,人們轉(zhuǎn)而研究用在Si(111)上用550℃生長(zhǎng)的LT2AlN作緩沖層生[5]Si片代替藍(lán)寶石作為外延GaN的襯底,進(jìn)而制造發(fā)長(zhǎng)出厚度超過1μm而無(wú)開裂的GaN外延層.他光二極管.部分研究機(jī)構(gòu)已取得重大突破,如日本們認(rèn)為,LT2AlN生長(zhǎng)時(shí)是無(wú)定形的,但是在后來(lái)升公司已通過Si片襯底外延GaN制造出的發(fā)光二極溫到外延層生長(zhǎng)溫度的過程使它重新結(jié)晶.LT2管,亮度為同時(shí)期藍(lán)寶石上外延GaN制作的發(fā)光二AlN通過形成彎曲的疇界使應(yīng)力釋放,因此GaN外極管的一半[2].延層初始階段可在無(wú)
5、應(yīng)力下生長(zhǎng),使外延層不出現(xiàn)硅與GaN的熱失配和晶格失配會(huì)極大降低外開裂.2004年,陸敏等人研究了多緩沖層外延結(jié)果,[6]延層質(zhì)量,如晶格失配會(huì)在Si與外延層的交界區(qū)出發(fā)現(xiàn)多層緩沖層外延質(zhì)量?jī)?yōu)于單層緩沖層.2004現(xiàn)大量的失配位錯(cuò),這些位錯(cuò)有一部分會(huì)延伸到外年,王軍喜等人用Si/SiO2/Si柔性襯底外延GaN,[7]延層表面,使外延層表面的位錯(cuò)密度加大,從而影響認(rèn)為柔性襯底可以有效防止外延層的開裂.張寶外延層質(zhì)量.順等人采用插入層來(lái)減少外延層的開裂,成功實(shí)現(xiàn)3廣東省關(guān)鍵領(lǐng)域重點(diǎn)突破基金資助項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):2B2003A107)
6、朱軍山男,1962年出生,博士研究生,研究方向?yàn)镾i(111)襯底上MOCVD生長(zhǎng)高質(zhì)量GaN薄膜及其研究.徐岳生男,1935年出生,教授,博士生導(dǎo)師,目前從事晶體生長(zhǎng)和缺陷研究.2004211202收到,2005202202定稿Z2005中國(guó)電子學(xué)會(huì)1578半導(dǎo)體學(xué)報(bào)第26卷[8]了無(wú)開裂GaN的MOCVD外延生長(zhǎng).這意味著緩沖層的表面形貌和生長(zhǎng)質(zhì)量對(duì)獲得高質(zhì)本研究通過對(duì)不同溫度生長(zhǎng)的緩沖層(1000,量的外延層十分重要.質(zhì)量差的緩沖層會(huì)生成非結(jié)1040,1060,1080℃)的比較,得出溫度對(duì)GaN外延晶的“種子”,同時(shí)使
7、結(jié)晶的“種子”的生長(zhǎng)方向偏離[9]生長(zhǎng)質(zhì)量和表面形貌的影響,并提出生長(zhǎng)模型解釋Si襯底,因而導(dǎo)致較差的結(jié)晶質(zhì)量.在緩沖層生在外延生長(zhǎng)過程中溫度如何影響外延層,在其他參長(zhǎng)后,只有結(jié)晶的“種子”能連續(xù)生長(zhǎng),非結(jié)晶的“種數(shù)不變的情況下溫度的變化如何影響表面形貌,并子”停止生長(zhǎng).一旦緩沖層中“種子”形成,也就形成用SEM觀察和驗(yàn)證了這種影響.了一層包含許多缺陷的過渡層,該過渡層可容納外延層與襯底的晶格失配.緩沖層的基本作用是提供2實(shí)驗(yàn)與襯底晶格相同的成核中心和降低交界面的自由能,因此缺陷密度大大下降,在過渡區(qū)上面才可形成實(shí)驗(yàn)使用的設(shè)備
8、是ThomasSwan的LP2高質(zhì)量的外延層.我們用SEM對(duì)不同溫度生長(zhǎng)MOCVD.該設(shè)備為垂直式,即氣流與硅片平面是垂AlN緩沖層后再生長(zhǎng)GaN的樣品表面進(jìn)行掃描,分直的,一次可裝三片.生長(zhǎng)前對(duì)硅片的預(yù)處理程序如別得到編號(hào)為1,2,3,4的四塊樣品的照片.圖1,2,下:去離
