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氮化镓缓冲层生长过程分析
第 20 卷第 7 期 半 导 体 学 报 . 20, . 7
V o l N o
1999 年 7 月 CH IN ESE JOU RNAL O F SEM ICONDU CTOR S July, 1999
氮化镓缓冲层生长过程分析
刘祥林 汪连山 陆大成 王晓晖 汪 度 林兰英
( 中国科学院半导体材料科学实验室 北京 100083)
摘要 研究了用金属有机物化学气相外延( ) 在蓝宝石上生长氮化镓( ) 缓冲层的生
M OV PE GaN
( )
长速率随生长温度 500～ 600 ℃ 的变化关系. 用原位激光反射厚度测量方法, 发现生长温度、三
甲基镓和氨气的摩尔流量、以及源进入双层反应室的模式都对生长速率有影响. 提出了生长过
程的微观模型, 解释了M OV PE 生长 GaN 缓冲层过程中观察到的现象.
: 6845, 8115 , 8230, 8265
PACC H
1 引言
氮化镓( ) 以及相关合金( ) 是非常有用的发射波长在蓝绿光区至近紫外区
GaN A lGa InN
的光电材料. 早期研究不易获得高纯材料和 P 型材料. 前些年人们用金属有机物气相外延
( ) ( ) [ 1, 2 ]
方法, 在蓝宝石 上采用缓冲层技术, 材料质量得到了极大的改善 .
M OV PE A l2O 3 P
[ 3 ] [ 4 ]
N 结型高亮度发光二极管 和激光二极管 已经实现. 缓冲层的生长工艺在其中起了决定
性的作用. 由于缓冲层的生长温度一般在500～ 600 ℃之间, 这正好是三甲基镓(TM Ga) 开
[ 5, 6 ] ( )
始化学分解到完全分解的温度范围 . 另外, TM Ga 和氨气 N H 3 是典型的L ew is 酸和
[ 7 ] ( )
L ew is 碱, 即使在常温下也极易发生寄生反应 , 形成加合物 ∶ . 寄生反应消耗
TM Ga N H 3
[ 8 ]
气相中的源, 降低了外延层厚度均匀性及生长效率 . 所有这些都增加了对缓冲
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