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文檔簡介
1、由于存在比較大的晶格失配和熱失配,以藍(lán)寶石為襯底的GaN外延層位錯(cuò)密度高,晶體質(zhì)量差,阻礙了GaN基器件性能的進(jìn)一步提高。降低GaN外延層中的位錯(cuò)密度,提高GaN材料的晶體質(zhì)量是提高相關(guān)器件性能的基礎(chǔ),也是科研人員面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
表面/界面改性技術(shù)可有效調(diào)控GaN和InGaN材料的生長行為及特性,通過對GaN基材料的不同生長階段(不同位置)進(jìn)行SiNx處理,調(diào)控GaN的生長模式與應(yīng)力分布,可大幅降低GaN薄膜的位錯(cuò)密度,明
2、顯改善其表面形貌,增強(qiáng)發(fā)光性能。國際上已開展了許多關(guān)于SiNx處理改善GaN薄膜性質(zhì)的研究,而SiNx預(yù)處理改善InGaN/GaN量子阱的研究仍然是個(gè)空白。本文在生長InGaN/GaN量子阱之前對GaN薄膜作原位SiNx處理,研究了SiNx插入層對InGaN/GaN量子阱的影響。研究表明,經(jīng)過適量SiNx預(yù)處理的樣品表面形貌更加平整,應(yīng)力變小,發(fā)光大幅增強(qiáng)。所做結(jié)果具體如下:
1) InGaN/GaN量子阱表面形貌得到改善。在
3、經(jīng)過適量SiNx處理的GaN薄膜上外延量子阱時(shí),在富Ga的生長環(huán)境下,Si原子會(huì)傾向于替位亞表面的Ga原子,在表面形成Ga雙原子層,降低了Ehrlich-Schwoebel擴(kuò)散勢壘。這種Ga表面活性劑作用能夠增加表面原子的擴(kuò)散長度,促進(jìn)層狀結(jié)構(gòu)生長,經(jīng)過適量SiNx預(yù)處理的InGaN樣品表面更加平整,表面粗糙度和表面坑密度降低。
2)適量SiNx預(yù)處理的InGaN樣品應(yīng)力減小??紤]到Ga、N、Si的原子半徑分別為1.26(A)
4、、0.75(A)、1.10(A),如果Si原子替位N原子(SiN)或者形成間隙原子,會(huì)有較大的應(yīng)力產(chǎn)生,所以Si原子會(huì)傾向于替位Ga原子形成替位原子(SiGa)。SiGa可以促進(jìn)GaN薄膜壓應(yīng)力的釋放。拉曼測試表明,經(jīng)過適量SiNx預(yù)處理的InGaN樣品的應(yīng)力比參考樣品減少了18%。
3)適量SiNx預(yù)處理的InGaN/GaN量子阱樣品應(yīng)力減小,晶體質(zhì)量提高,發(fā)光增強(qiáng)。能帶結(jié)構(gòu)分析表明,SiNx預(yù)處理可增加電子與空穴波函數(shù)的空
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