藍寶石襯底上高質(zhì)量AlN材料生長研究.pdf

1、Ⅲ族氮化物以其優(yōu)異的特性得到廣泛關注，AlGaN 體系材料對應發(fā)光波長在210-340nm，適合可應用于白光照明、生化檢測、消毒凈化等領域的紫外發(fā)光器件，成為目前研究的熱點。而AlGaN 材料，由于體單晶的缺失，一般采用AlN 作為生長模板。因此，要得到適用制作器件的高質(zhì)量AlGaN 材料，制備高質(zhì)量AlN 材料成為必須要首先解決的難題。AlN 薄膜異質(zhì)外延，常采用SiC、Si或藍寶石作為襯底材料。而AlN與這些材料不匹配，晶體質(zhì)量很差

2、。本文圍繞高質(zhì)量AlN 材料的生長展開，采用兩步法生長，主要研究緩沖層生長參數(shù)對外延層的影響。
　　 首先詳細闡述MOCVD 生長原理，本實驗所用的表征設備HR-XRD、AFM等及數(shù)據(jù)處理方法。根據(jù)AlN 材料的特性，分析襯底選擇、表面預處理、反應腔壓力、V/III 比等對AlN 生長影響，確定相關生長參數(shù)。然后探討緩沖層生長溫度對外延層結晶質(zhì)量和表面形貌的影響。在600℃~870℃區(qū)間內(nèi)選取不同溫度生長6個樣品，而保持其他生長

3、參數(shù)不變。用透射譜、AFM、HR-XRD等檢測，發(fā)現(xiàn)在690℃~780℃時表面出現(xiàn)原子級臺階，尤其在780℃，晶體質(zhì)量比較好。溫度較低，位錯密度大；溫度較高，表面粗糙，出現(xiàn)許多小坑。進一步改變緩沖層生長時間，來研究緩沖層厚度的作用。生長3個樣品，生長時間為4.4分鐘時，樣品(0002)面FWHM為116arcsec，(1012）面FWHM為1471arcsec，并且表面出現(xiàn)原子級臺階。而外延層較薄較厚，表面均未出現(xiàn)臺階，晶體質(zhì)量和表面形