藍(lán)寶石襯底上高質(zhì)量AlN材料生長(zhǎng)研究.pdf

1、Ⅲ族氮化物以其優(yōu)異的特性得到廣泛關(guān)注，AlGaN 體系材料對(duì)應(yīng)發(fā)光波長(zhǎng)在210-340nm，適合可應(yīng)用于白光照明、生化檢測(cè)、消毒凈化等領(lǐng)域的紫外發(fā)光器件，成為目前研究的熱點(diǎn)。而AlGaN 材料，由于體單晶的缺失，一般采用AlN 作為生長(zhǎng)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(lán)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(zhǎng)展開(kāi)，采用兩步法生長(zhǎng)，主要研究緩沖層生長(zhǎng)參數(shù)對(duì)外延層的影響。
　　 首先詳細(xì)闡述MOCVD 生長(zhǎng)原理，本實(shí)驗(yàn)所用的表征設(shè)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(yù)處理、反應(yīng)腔壓力、V/III 比等對(duì)AlN 生長(zhǎng)影響，確定相關(guān)生長(zhǎng)參數(shù)。然后探討緩沖層生長(zhǎng)溫度對(duì)外延層結(jié)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(zhǎng)6個(gè)樣品，而保持其他生長(zhǎng)

3、參數(shù)不變。用透射譜、AFM、HR-XRD等檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在690℃~780℃時(shí)表面出現(xiàn)原子級(jí)臺(tái)階，尤其在780℃，晶體質(zhì)量比較好。溫度較低，位錯(cuò)密度大；溫度較高，表面粗糙，出現(xiàn)許多小坑。進(jìn)一步改變緩沖層生長(zhǎng)時(shí)間，來(lái)研究緩沖層厚度的作用。生長(zhǎng)3個(gè)樣品，生長(zhǎng)時(shí)間為4.4分鐘時(shí)，樣品(0002)面FWHM為116arcsec，(1012）面FWHM為1471arcsec，并且表面出現(xiàn)原子級(jí)臺(tái)階。而外延層較薄較厚，表面均未出現(xiàn)臺(tái)階，晶體質(zhì)量和表面形