形核層生長速率和阱層生長溫度對MOCVD生長GaN外延薄膜的影響.pdf

1、近年來，氮化鎵基半導(dǎo)體材料廣泛應(yīng)用于發(fā)光二級管、太陽能電池等各類電子器件領(lǐng)域中,尤其是GaN基LED器件已經(jīng)達(dá)到了大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的水平。本文采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）方法，在藍(lán)寶石襯底上生長具有不同形核速率的 GaN外延薄膜，系統(tǒng)地研究了GaN形核島的尺寸及其均勻性對后續(xù)高溫GaN層生長中位錯(cuò)演變機(jī)制的影響；此外，還研究了阱層生長溫度對 InGaN/GaN多量子阱（MQWs）晶體質(zhì)量和光學(xué)性能的影響，較為全面地了解阱層生長

2、溫度對 MQWs內(nèi)在物理機(jī)制的影響規(guī)律，主要研究成果如下所述。
　　在c面藍(lán)寶石襯底上生長不同形核速率的四組GaN外延薄膜。當(dāng)形核速率為1.92?/s時(shí)，會(huì)形成尺寸適宜、均勻分布的形核島，有利于螺位錯(cuò)在島橫向生長過程中同一級水平位置處彎曲，并發(fā)生相互作用而湮沒，且此時(shí)形核島高度大致相同，因此島與島合并時(shí)界面的傾轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)量較小，在界面處形成的刃位錯(cuò)也較少。因此，當(dāng)形核速率為1.92?/s時(shí)，薄膜的螺型位錯(cuò)密度（0.955×108 c

3、m-2）和刃型位錯(cuò)密度（3.32×108 cm-2）以及黃帶峰強(qiáng)度達(dá)到最小值，并且具有最高的載流子遷移率（385 cm2V-1S-1）和最低的本征載流子濃度（5.2×1016 cm-3）。
　　采用 MOCVD方法在藍(lán)寶石襯底上生長具有不同阱層生長溫度的InGaN/GaN MQWs結(jié)構(gòu)。隨著阱層生長溫度降低，阱層In組分增大，界面晶格失配引起的壓應(yīng)力增大，大量的應(yīng)力以缺陷的方式釋放出來，導(dǎo)致因位錯(cuò)傳播延伸至表面形成的 V型坑尺寸和