AlN插入层对硅衬底GaN薄膜生长的影响  

Effects of AlN Interlayer on Growth of GaN Films on Silicon Substrate

作　　者：刘军林[1] 熊传兵[1] 程海英[1] 张建立[1] 毛清华[1] 吴小明[1] 全知觉[1] 王小兰[1] 王光绪[1] 莫春兰[1] 江风益[1] 

机构地区：[1]南昌大学国家硅基LED工程技术研究中心,江西南昌330047

出　　处：《光学学报》2014年第2期311-316,共6页Acta Optica Sinica

基　　金：国家863计划(2011AA03A101;2012AA041002);国家自然科学基金(51072076);国家自然科学基金重点项目(61334001);国家自然科学基金地区科学基金(11364034);国家科技支撑计划(2011BAE32B01)

摘　　要：利用金属有机化合物气相外延沉积技术在2inch(5.08cm)Si(111)图形衬底上生长了GaN外延薄膜,在Al组分渐变AlGaN缓冲层与GaN成核层之间引入了AlN插入层,研究了AlN插入层对GaN薄膜生长的影响。结果表明,随着AlN插入层厚度的增加,GaN外延膜(002)面与(102)面X射线衍射摇摆曲线半峰全宽明显变小,晶体质量变好,同时外延膜在放置过程中所产生的裂纹密度逐渐减小直至不产生裂纹。原因在于AlN插入层的厚度对GaN成核层的生长模式有明显影响,较厚的AlN插入层使GaN成核层倾向于岛状生长,造成后续生长的nGaN外延膜具有更多的侧向外延成分,从而降低了GaN外延膜中的位错密度,减少了GaN外延膜中的残余张应力。同时还提出了一种利用荧光显微镜观察黄带发光形貌来表征GaN成核层形貌和生长模式的新方法。GuN thin films are grown on patternted 2 inch （5.08 cm） Si（lll） substrates by metal organic vapour phase epitaxy （MOVPE）. AIN interlayers with different thicknesses are introduced between the compostion-graded A1GaN buffer layers and the GuN seed layer in different samples, and the influence of A1N interlayer on the growth of GuN film is investigated. The results indicate that the full widths at half maximum （FWHMs） of （002） and （102） X- ray diffraction （XRD） rocking curves as well as the crack density are improved obviously with increasing A1N interlayer thickness. The AIN interlayer can change the growth mode of GuN seed layer. GuN seed layer tends to grow in islands mode with a thicker A1N interlayer. This leads to epitaxial lateral overgrown of subsequent n-GuN, which can decrease the density of dislocations and the residual tensile stress of GuN film. Besides, a new method for studying the morphology and growth mode of GuN seed layer by observing yellow luminescence using fluorescence microscope is presented.

关 键 词：薄膜 氮化镓 氮化铝插入层 硅衬底 黄带发光 

分 类 号：TN383[电子电信—物理电子学]