梯度铝镓氮缓冲层对氮化镓外延层性质的影响发光学报.pdf

第３８卷　 第６期 发　 光　 学　 报 Ｖｏｌ３８ Ｎｏ６ ２０１７年６月 ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ Ｊｕｎｅꎬ２０１７ 文章编号:１０００￣７０３２(２０１７)０６￣０７８０￣０６ 梯度铝镓氮缓冲层对氮化镓外延层性质的影响 ∗ ∗ 李宝珠ꎬ黄　 振ꎬ邓高强ꎬ董　 鑫 ꎬ张源涛 ꎬ张宝林ꎬ杜国同 (集成光电子国家重点联合实验室 吉林大学电子科学与工程学院ꎬ吉林 长春　 １３００１２) 摘要:采用金属有机物化学气相沉积系统在硅面碳化硅衬底的(０００１)面上生长氮化铝缓冲层ꎬ并通过改变３层 梯度铝镓氮(Ａｌ Ｇａ Ｎ:ｘ＝０.８ꎬ０.５ꎬ０.２)缓冲层的生长温度和氨气流量ꎬ制备出了高质量的氮化镓外延层ꎮ 分别 ｘ １－ｘ 采用Ｘ射线衍射、原子力显微镜、光致发光谱和拉曼光谱对氮化镓外延层进行表征ꎮ 实验结果表明ꎬ随着氮化镓外 延层中张应力的降低ꎬ样品的晶体质量、表面形貌和光学质量都有显著提高ꎮ 在最优的梯度铝镓氮缓冲层的生长条 件下ꎬ氮化镓外延层中的应力值最小ꎬ氮化镓 和 面的摇摆曲线半峰宽分别为１９１ａｒｃｓｅｃ和２４３ａｒｃｓｅｃꎬ (０００２) (１０１２) ７ －２ ８ －２ 薄膜螺位错密度和刃位错密度分别为７×１０ ｃｍ 和３.１×１０ ｃｍ ꎬ样品表面粗糙度为０.３８１ｎｍꎮ 这说明梯度铝镓 氮缓冲层可以改变氮化镓外延层的应力状态ꎬ显著提高氮化镓外延层的晶体质量ꎮ 关　 键　 词:氮化镓ꎻ梯度铝镓氮缓冲层ꎻ晶体质量ꎻ应力 中图分类号:ＴＰ３９４.１ꎻＴＮ４８４.４　 　 　 文献标识码:Ａ　 　 　 ＤＯＩ:１０.３７８８/ ｆｇｘ０７８０ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｓｔｅｐ￣ｇｒａｄｅｄ Ａｌ Ｇａ Ｎ Ｂｕｆｆｅｒ ｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＧａＮ Ｆｉｌｍｓ ｘ １－ｘ ∗ ＬＩ Ｂａｏ￣ｚｈｕꎬＨＵＡＮＧＺｈｅｎꎬＤＥＮＧ Ｇａｏ￣ｑｉａｎｇꎬＤＯＮＧ Ｘｉｎ ꎬ ∗ ＺＨＡＮＧ Ｙｕａｎ￣ｔａｏ ꎬＺＨＡＮＧ Ｂａｏ￣ｌｉｎꎬＤＵ Ｇｕｏ￣ｔｏｎｇ (ＳｔａｔｅＫｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬＣｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＪｉｌｉｎ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＣｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２ꎬＣｈｉｎａ) ∗Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ＡｕｔｈｏｒｓꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｄｏｎｇｘ＠ｊｌｕ.ｅｄｕ.ｃｎꎻｚｈａｎｇｙｔ＠ｊｌｕ.ｅｄｕ.ｃｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｈｉｇｈ￣ｑｕａｌｉｔｙ ＧａＮｆｉｌｍｓｗｅｒｅｇｒｏｗｎｏｎ Ｓｉ￣ｐｌａｎｅ６Ｈ￣ＳｉＣ(０００１)ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｗｉｔｈＡｌＮｂｕｆｆ￣ ｅｒ ａｎｄ ｓｔｅｐ￣ｇｒａｄｅｄ ＡｌＧａＮ (Ａｌ Ｇａ Ｎ:ｘ ＝０.８ꎬ０.５ꎬ０.２) ｂｕｆｆｅｒ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒｏｗｔｈ