升华法生长AlN体单晶初探-JournalofSemiconductors.PDF

第 27 卷 　第 7 期 半 　导 　体 　学 　报 Vol . 27 　No . 7 2006 年 7 月 C H IN ES E J O U RN AL O F S EM I CON D U C TO RS J uly ,2006 升华法生长 Al N 体单晶初探 赵有文 　董志远 　魏学成 　段满龙 　李晋闽 ( 中国科学院半导体研究所 , 北京 　100083) ( ) 摘要 : 研究了高温升华法 PV T 生长 AlN 体单晶的技术和材料的性质. 使用陶瓷 BN 坩埚 ,加热温度约在 1900 ℃ 左右 ,生长结果为 AlN 晶须或致密多晶 ,难以生长出较大的 AlN 晶粒. 用钨坩埚加热生长温度达到 2200 ℃左右时 , 在 AlN 陶瓷片和 6 HSiC 片上生长了直径 22mm 的AlN 晶体 ,最大的晶粒尺寸长 10mm 、直径 5mm . 利用 X 射线粉 末衍射分析了几种不同AlN 样品的结构和组成. 讨论了 PV T 法生长 AlN 晶体所涉及的化学热力学过程和现象. 关键词 : 氮化铝 ; 晶体 ; 升华法 PACC : 6 110C ; 8160 ; 7 120 中图分类号 : TN 3042 + 3 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 02534 177 (2006) 07124 105 晶[ 6 , 7 ] ,证明了这种方法适合生长 A lN 单晶材料. 尽 1 　引言 管 PV T 法生长 A lN 体单晶的技术取得了一些进 展 ,但有关材料生长的一些热力学现象和生长过程 Ⅲ族氮化物 GaN , A lN 及其三元化合物是用于 分析的报道很少 , 而且寻找合适 、耐用的坩埚材料仍 制造波长为 190～350n m 的发光器件和新型大功率 为 PV T 法生长 A lN 单晶材料的一项研究工作. 除 电子器件的基础材料. 目前由于缺乏 Ⅲ族氮化物单 此之外 , 由于 PV T 法生长过程中温度的测量是非接 晶衬底 , 材料的外延生长只能使用蓝宝石 、Si C 、Si 触的, 并且生长点的温度不能被直接监测 , 这给材料 等单晶衬底. 然而 , GaN , A lN 与蓝宝石等存在着很 生长过程的控制带来了困难. 因此 ,对各种实验现象 大的晶格失配和热膨胀系数的差异 , 导致外延生长 的分析是获得适合 A lN 单晶生长条件的重要途径. ( 6 10 - 2 ) 本文给出了采用升华法生长 A lN 体单晶的结果和 的材料中产生很高密度的位错 10 ～10 c m 和 应力. 这些高密度的位错制约着 Ⅲ族氮化物激光器 材料性质的测试结果 , 并对晶体生长的一些现象进 和微电子器件的寿命和性能的提高. A lN 的热导率 行了分析研究. ( ( ) ) 高 34 W/ c m ·K , 与高 A l 组分的 A l GaN 材料 和 GaN 材料匹配 , 是一种研制新型大功率微波器件 2 　实验 和短波长发光器件的极为理想的衬底材料. 因此 , 有 必要研究开发 A lN 体单晶的生长技术 , 为器件和材