带有AlN插入层的GaN薄膜的结构及应变研究

利用金属有机化学汽相沉积（MOCVD）法在硅衬底上生长具有AlN插入层的GaN外延膜,采用高分辨X射线衍射（HRXRD）和卢瑟福背散射/沟道（RBS/Channeling）技术研究分析其结构和应变性质。从RBS<0001>沟道谱可知,该外延膜具有良好的结晶品质,χ_min=2.5%。利用不同方位角上XRD摇摆曲线测量,可得出GaN（0001）面与Si（111）面之间的夹角β=1.379°。通过对GaN（0002）和GaN（1015）衍射面的θ-2θ扫描,可以得出GaN外延膜在垂直方向和水平方向的平均弹性应变分别为-0.10%±0.02%和0.69%±0.09%。通过对{1010}面内非对称<1213>轴RBS角扫描可得出由弹性应变引起的四方畸变e_T在近表面处为0.35%±0.02%。外延膜弹性性质表明GaN膜在水平方向具有张应力(e∥>0)、在垂直方向具有压应力(e^⊥<0),印证了XRD的结果。四方畸变是深度敏感的,通过对不同深度的四方畸变计算可知,AlN插入层下面的GaN外延膜弹性应变释放速度比AlN层上面的GaN层弹性应变释放快,说明AlN层的插入缓解了应变释放速度。