ⅤⅢ比和生长温度对RF-MBE InN表面形貌的影响.pdfVIP

第26卷增刊 半导体学报 V01．26 CHINESE OFSEMICONDUCTORS 2005年6月 JOURNAL InN V／Ⅲ比和生长温度对RF—MBE 表面形貌的影响* 肖红领 王晓亮 韩 勤 王军喜 张南红 徐应强 刘宏新 曾一平 李晋闽 吴荣汉 (中国科学院半导体研究所材料中心，北京100083) 择合适的V／Ⅲ比和生长温度，得到了表面平整光亮、无In滴的InN外延膜． 关键词：InN；RF-MBE；XRD PACC：3220R；7280C；7360F 中图分类号：TN304．2文献标识码：A 文章编号：0253—4177(2005)So—0016一04 窄，在外延生长过程中极易在表面形成In滴，这是 1 引言 目前InN生长过程中的迫切需要解决的问题之一． 由于新型半导体材料氮化铟(InN)在微电子和 光电子领域具有重要的应用前景，因此近年来受到 V／Ⅲ比和生长温度对InN表面形貌的影响，有效 人们越来越多的关注．原来人们普遍认为InN的禁 地抑制了In滴在生长表面的形成，在蓝宝石衬底上 带宽度为1．9eV[1]，但最近有报道说InN的禁带宽得到了表面平整光亮的InN单晶外延膜． 度应该是o．8eV左右[2~6]．这就使得Ⅲ一V族氮化物 2 的发光波长范围可以覆盖从AlN的紫外区(6．2eV)实验 到InN的红外区(o．8eV)，成为制备多种颜色发光 器件的合适材料；同时也使得三元化合物InGaN材 所有InN样品都是用改装的国产分子束外延 料的禁带宽度与太阳光谱几乎完美匹配，成为制备 设备生长的．N源由高纯氮气经射频等离子体炉产 新型高效太阳能电池的理想材料．另外，因InN有 很高的理论电子迁移率[7]，因此，它也是一种制备高 蓝宝石衬底，衬底的清洗方法见参考文献[8]．衬底 速电子器件的理想材料．由于高质量InN材料难以 装入生长室后，首先将衬底温度升高到800～ 制备，因此严重影响了对其物性和器件研究的进展． InN体单晶制备非常困难，目前还没有相关报 道．虽有少数关于InN外延膜制备和光学性质研究 最后将衬底温度降低到生长温度生长InN外延层． 的报道，但仍处于研究的初始阶段．由于缺少与之相 生长过程中氮气的流量固定，等离子体输入功率也 匹配的衬底材料，使得InN单晶外延薄膜的制备变 固定．V／Ⅲ比的改变由调节In炉温度控制，生长温 得更加困难．InN的分解温度比较低，生长温度窗口 度的改变由调节衬底温度控制．各样品的生长参数 金(批准号60137020)资助项目 王晓亮男，1963年出生，博士，研究员，博士生导师，目前主要从事氮化物材料、物理及器件研究． 2004一09一08收到，2004—11—25定稿 ⑥2005中国电子学会 增刊 肖红领等： V／Ⅲ比和生长温度对RF-MBEInN表面形貌的影响 如表1所示． 表1 InN样品的生长参数以及外延膜中InN的相对含量 Table1 Growth ofdifferent parameters samples Growth T—indium／℃Contentof Sample temperature／℃ InN／％ A 540 725 4．5 B 540 720 6．6 C 540 718 10．6