HVPE生长GaN厚膜的结构和光学性能

采用自制的立式HVPE设备,在GaN/蓝宝石复合衬底上生长了GaN厚外延膜,利用AFM,SEM,XRD,RBS/Channeling,CL,PL以及XPS等技术分析了厚膜的结构和光学性能.结果表明,外延层表面具有台阶结构,接近以层流生长方式二维生长,一些六角形的坑出现在膜表面,坑区具有很强的发光.腐蚀试验显示EPD仅8×106 cm-2;XRD和RBS/channeling表明GaN膜具有较好的晶体质量;PL结果也证明外延层具有高的质量,出现了尖锐的带边峰,半高宽仅67meV,同时出现了黄带和红外带,这些带的出现可能是由本征缺陷和C,O等杂质引起的.     

GaN衬底上纳米点阵列的制备及其应用研究

研究了纳米掩膜在材料外延生长及器件制备中的应用.通过电化学腐蚀和电子束蒸发方法在GaN表面生成Ni和SiO<,2>纳米点阵列,经过等离子体刻蚀在Ni/GaN模板上形成GaN纳米锥形结构;利用氢化物气相外延(HVPE)方法,在SiO<,2>/GaN模板上制备厚膜GaN材料.X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)谱测试表明...     

采用低温AlN插入层在氢化物气相外延中生长GaN膜

采用低温AlN插入层在氢化物气相外延(HVPE)设备中生长出高质量GaN膜。X射线衍射(XRD)测量发现,低温AlN插入层有助于提高GaN膜的结晶质量。低温(10K)光致发光(PL)谱测量表明,低温AlN插入层有助于释放GaN膜外延生长的应力。原子力显微镜(AFM)测量显示,GaN膜具有非常光滑的表面形貌,并估算出其位错密度约为3.3×108cm-2。     

ZnO缓冲层的厚度对HVPE-GaN外延层的影响

为了得到高质量的GaN材料,首先在c面蓝宝石(Al2O3)衬底上射频磁控溅射不同厚度的ZnO缓冲层,然后采用氢化物气相外延(HVPE)法在ZnO缓冲层上生长约5.2μm厚的GaN外延层,研究ZnO缓冲层的厚度对GaN外延层质量的影响。用微分干涉显微镜(DIC)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)技术研究分析了GaN外延层的表面形貌、结晶质量和光学特性。结果表明,ZnO缓冲层的厚度对GaN外延层的特性有着重要的影响,200 nm厚的ZnO缓冲层最有利于高质量GaN外延层的生长。     

含有低温AlN插入层的厚膜GaN的氢化物气相外延生长

研究了采用低温氮化铝(LT-AlN)插入层的厚膜GaN的氢化物气相外延生长(HVPE),并比较了7nm厚的LT-AlN插入层在经过不同退火时间后对GaN膜生长的影响.结果表明,退火后的LT-AlN插入层表面形貌发生很大变化.在一定的退火条件下,AlN插入层能有效地改善HVPE生长的GaN外延层的结晶质量.     

含有低温AlN插入层的厚膜GaN的氢化物气相外延生长

研究了采用低温氮化铝(LT-AlN)插入层的厚膜GaN的氢化物气相外延生长(HVPE),并比较了7nm厚的LT-AlN插入层在经过不同退火时间后对GaN膜生长的影响.结果表明,退火后的LT-AlN插入层表面形貌发生很大变化.在一定的退火条件下,AlN插入层能有效地改善HVPE生长的GaN外延层的结晶质量.     

利用混合极性制备多孔缓冲层及其在GaN厚膜外延中的应用

使用分子束外延(MBE)技术在(0001)面蓝宝石衬底上生长混合极性的氮化镓(GaN)薄膜,利用不同极性面的GaN薄膜在强碱溶液中腐蚀特性的差异,混和极性样品经腐蚀处理后,得到了一层具有多孔结构的GaN层.以多孔结构的GaN作为缓冲层,用卤化物气相外延(HVPE)方法生长GaN厚膜.X射线双晶衍射和光致发光等测试结果表明,多孔结构的GaN缓冲层可以有效地释放GaN厚膜和衬底之间因热膨胀系数失配产生的应力,使GaN厚膜晶体的质量得到很大提高.     

利用混合极性制备多孔缓冲层及其在GaN厚膜外延中的应用

使用分子束外延(MBE)技术在(0001)面蓝宝石衬底上生长混合极性的氮化镓(GaN)薄膜,利用不同极性面的GaN薄膜在强碱溶液中腐蚀特性的差异,混和极性样品经腐蚀处理后,得到了一层具有多孔结构的GaN层.以多孔结构的GaN作为缓冲层,用卤化物气相外延(HVPE)方法生长GaN厚膜.X射线双晶衍射和光致发光等测试结果表明,多孔结构的GaN缓冲层可以有效地释放GaN厚膜和衬底之间因热膨胀系数失配产生的应力,使GaN厚膜晶体的质量得到很大提高.     

GaN在Si(001)上的ECR等离子体增强MOCVD直接生长研究

研究了用电子回旋共振(ECR)等离子体增强金属有机物化学气相沉积(PEMOCVD)技术在Si(001)衬底上,低温(620～720℃)下GaN薄膜的直接外延生长及晶相结构.高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)结果表明:在Si(001)衬底上外延出了高度c轴取向纤锌矿结构的GaN膜,但在GaN/Si(001)界面处自然形成了一层非晶层,其两个表面平坦而陡峭,厚度均匀(≈2nm).分析认为,在初始成核阶段N与Si之间反应所产生的这层SixNy非晶层使GaN的β相没有形成.XRD和原子力显微镜(AFM)结果表明,衬底表面的原位氢等离子体清洗,GaN初始成核及后续生长条件对GaN膜的晶体质量非常重要.     

GaN在Si(001)上的ECR等离子体增强MOCVD直接生长研究

研究了用电子回旋共振(ECR)等离子体增强金属有机物化学气相沉积(PEMOCVD)技术在Si(001)衬底上,低温(620～720℃)下GaN薄膜的直接外延生长及晶相结构.高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)结果表明:在Si(001)衬底上外延出了高度c轴取向纤锌矿结构的GaN膜,但在GaN/Si(001)界面处自然形成了一层非晶层,其两个表面平坦而陡峭,厚度均匀(≈2nm).分析认为,在初始成核阶段N与Si之间反应所产生的这层SixNy非晶层使GaN的β相没有形成.XRD和原子力显微镜(AFM)结果表明,衬底表面的原位氢等离子体清洗,GaN初始成核及后续生长条件对GaN膜的晶体质量非常重要.     

Hillocks and hexagonal pits in a thick film grown by HVPE

A GaN film with a thickness of 250 μm was grown on a GaN/sapphire template in a vertical hydride vapor phase epitaxy (HVPE) reactor. The full-width at half-maximum (FWHM) values of the film were 141 and 498 arcsec for the (0 0 2) and (1 0 2) reflections, respectively. A sharp band-edge emission with a FWHM of 20 meV at 50 K was observed, which corresponded to good crystalline quality of the film. Some almost circular-shaped hillocks located in the spiral growth center were found on the film surface with dimensions of 100 μm, whose origin was related to screw dislocations and micropipes. Meanwhile, large hexagonal pits also appeared on the film surface, which had six triangular {1 0  1} facets. The strong emission in the pits was dominated by an impurity-related emission at 377 nm, which could have been a high-concentration oxygen impurity.     

额外HCl和氮化对HVPE GaN生长的影响

在氢化物气相外延(HVPE)生长Ga N过程中,发现了一种在成核阶段向生长区添加额外HCl来改善Ga N外延薄膜质量的方法,并且讨论了额外HCl和氮化对Ga N形貌和质量的影响.两种方法都可以大幅度地改善Ga N的晶体质量和性质,但机理不同.氮化是通过在衬底表面形成Al N小岛,促进了衬底表面的成核和薄膜的融合;而添加额外HCl则被认为是通过改变生长表面的过饱和度引起快速成核从而促进薄膜的生长而改善晶体质量和性质的     

Surface morphology and electronic properties of dislocations in AlGaN/GaN heterostructures

Scanning force microscopy was used to examine the surfaces of AlGaN/GaN heterostructures grown by molecular beam epitaxy (MBE) on GaN templates prepared by hydride vapor phase epitaxy (HVPE). Away from dislocations, the MBE growth replicates the surface morphology of the HVPE film, with monolayer steps clarly visible in topographic images. However, the surface morphology near dislocations depends strongly on the MBE growth conditions. Under Ga rich growth the dislocations appear as hillocks, while under stoichiometric growth they appear as pits. A dependence on Al concentration is also observed. Surface contact potential variation near dislocations is consistent with excess negative charges surrounding by a depletion region, but this was observed only for the film grown under stoichiometric conditions.     

NH3流量调控Ⅴ/Ⅲ比对HVPE生长GaN薄膜的影响

氢化物气相外延(HVPE)法具有生长成本低、生长条件温和、生长速率快等优点,被认为是生长高质量GaN单晶衬底的最有潜力的方法。为了优化HVPE生长GaN的条件,通过改变NH3流量调控Ⅴ/Ⅲ比(NH3流量与HCl流量之比)。通过建立简单的生长模型,对不同Ⅴ/Ⅲ比下GaN薄膜形态变化的机理进行了分析,研究了HVPE生长过程中氮源(Ⅴ族)和镓源(Ⅲ族)不同流量比对结晶质量和表面形貌的影响。实验结果表明,低Ⅴ/Ⅲ比会导致成核密度低,岛状晶胞难以合并;高Ⅴ/Ⅲ比会降低表面Ga原子的迁移率,导致表面高度差异大,结晶质量差。与Ⅴ/Ⅲ比为15.000和28.125相比,Ⅴ/Ⅲ比为21.250时更适合GaN薄膜生长,得到的晶体质量最高。     

HVPE生长厚层GaN基片V/Ⅲ对结晶质量的影响

采用HVPE法,通过改变V/Ⅲ生长厚层GaN基片。分别采用X射线双晶衍射摇摆曲线、拉曼光谱及扫描探针显微镜进行生长晶体结晶质量和显微形貌分析。生长出表面光亮、无坑、无裂痕的60μm以上厚层GaN基片,并简要介绍厚层GaN基片生长过程中V/Ⅲ影响成核岛演变的规律。     

GaN grown by hydride vapor phase epitaxy on p-type 6H-SiC layers

6H-SiC/GaN pn-heterostructures were grown by subsequent epitaxial growth of p-SiC by low temperature liquid phase epitaxy (LTLPE) and n-GaN by hydride vapor phase epitaxy (HVPE). For the first time, p-type epitaxial layers grown on 6H-SiC wafers were used as substrates for GaN HVPE growth. The GaN layers exhibit high crystal quality which was determined by x-ray diffraction. The full width at a half maximum (FWHM) for the ω-scan rocking curve for (0002) GaN reflection was ∼120 arcsec. The photoluminescence spectra for these films were dominated by band-edge emission. The FWHM of the edge PL peak at 361 nm was about 5 nm (80K).     

GaN薄膜异质外延制备技术的进展

介绍了采用ＭＯＣＶＤ或ＨＶＰＥ技术高质量异质外延生长ＧａＮ薄膜的发展状况。分析和比较了以不同材料为衬底或过渡层生长ＧａＮ的工艺过程和薄膜质量，对生长动力学机理也作了简要介绍。     

热壁化学汽相沉积Si基GaN奇异面

利用热壁化学汽相沉积在Si基上生长GaN薄膜。用扫描电镜(SEM)、选择区电子衍射(SAED)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外透射谱(FTIR)和荧光光谱(PL)对样品进行形貌、结构、组分和发光特性的分析。SEM显示在平滑的表面上出现了由绳状、树根状、项链状晶体组成的奇异面。FTIR、XRD和SAED显示生成的GaN奇异面呈六方纤锌矿多晶结构同时含有少量的碳污染。PL谱显示了不同于一般GaN发光谱的发光峰。     

氮气流量对玻璃衬底上低温沉积GaN薄膜结晶性的影响

采用电子回旋共振-等离子体增强金属有机物化学气相沉积（ECR-PEMOCVD）技术,在康宁7101型普通玻璃衬底上沉积了高度c轴择优取向的多晶GaN薄膜. 利用反射高能电子衍射（RHEED) , X射线衍射 (XRD) 对样品进行检测,研究了在低温（430℃）沉积中氮气流量对GaN薄膜结晶性的影响. 并且利用原子力显微镜 (AFM) 和室温光致发光 (PL) 谱研究了薄膜的表面形貌和发光特性,发现薄膜表面形貌较为平整,其发光峰由较强的紫外近带边发光峰和极其微弱的绿光发光峰组成.