用于紫外光電器件高質(zhì)量AlN模板的MOCVD生長.pdf

1、AlGaN基紫外發(fā)光二極管、探測器等光電子器件因在固態(tài)照明、生物化學檢測、高密度存儲、短波長安全通信及紫外探測等領域的廣泛應用而備受關注。然而由于與藍寶石襯底之間大的晶格失配和熱失配,AlGaN薄膜很容易龜裂。AlN材料由于其晶格常數(shù)小于AlGaN,對其上生長的AlGaN材料施加壓應力,已成為生長AlGaN薄膜的重要模板。因此,獲得高質(zhì)量的AlN材料對AlGaN基紫外光電子器件意義重大。
　　本論文使用金屬有機化學氣相沉積(Met

2、al-OrganicChemical-VaporDeposition,MOCVD)生長技術,采用高溫連續(xù)法和脈沖原子層沉積(PALE)技術相結(jié)合的方法,以及中溫PALE層插入技術對AlN模板的外延生長工藝進行研究,獲得了(002)和(102)面的XRC半高寬分別為58arcsec和544arcsec的高質(zhì)量AlN模板。
　　首先,研究了三甲基鋁(TMAl)的流量和反應腔壓力對AlN生長速率的影響。研究表明:高溫連續(xù)AlN層的生長速

3、率隨TMAl流量呈線性增加,但當TMAl流量超過某一值時,寄生反應作用增強,導致生長速率低于預期值。此外隨著反應腔壓強的減少,AlN外延層的生長速率增加,表面形貌較粗糙。
　　其次,利用高溫PALEAlN和高溫連續(xù)AlN相結(jié)合的方法,成功改善了AlN外延層的表面形貌。同時,通過增加高溫AlN連續(xù)層的生長時間,獲得了高質(zhì)量的AlN模板,其(002)和(102)面XRC半高寬分別為32arcsec和662arcsec,表面平均粗糙度(