SiNx 掩膜对GaN 外延薄膜性质的影响

研究了纳米量级的多孔 SiNx 插入层的生长位置对高质量GaN外延薄膜性质的影响。测量结果表明：当把SiNx 插入层生长在GaN 粗糙层上,能够得到最好的晶体质量;SiNx 插入层的生长位置对GaN 薄膜的应变大小基本没有影响;然而,插入层的位置改变了薄膜中的本征载流子浓度。     

蓝宝石图形衬底上生长GaN的微区拉曼光谱研究(英文)

采用微区拉曼光谱对生长在湿法腐蚀获得的无掩膜周期性图形蓝宝石衬底上GaN材料做了研究,结果显示,侧向外延生长区域具有较低的压应力。采用湿法腐蚀结合原子力显微镜对材料的位错进行了表征,侧向外延区域显示了低的位错密度,具有较高的晶体质量。另外通过对不同生长区域的拉曼纵光学声子与等离子体激元形成的耦合模高频支进行拟合,结果显示侧向外延区域具有较低的背底载流子浓度。研究认为,由于采用图形衬底,侧向外延区域悬空生长降低了位错密度,同时侧向外延区域不与蓝宝石接触,因此采用该方法生长的GaN材料具有较低的压应力和较低的背底载流子浓度。     

热氧化对MOCVD外延GaN薄膜光学特性影响的实验研究

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在600℃下在蓝宝石衬底上外延生长了GaN薄膜,研究了热氧化温度对GaN薄膜的微观结构和光学特性的影响.实验表明600℃生长的GaN薄膜结晶质量较差,随着热氧化温度逐渐增加,GaN薄膜的结晶质量逐渐提高,当温度提高到900℃时,GaN和Ga2O3的相共存.表面粗糙度均方根随着热氧...     

图形衬底上MOCVD生长光学性质改进的GaN

An improved GaN film with low dislocation density was grown on a C-face patterned sapphire substrate （PSS） by metalorganic chemical vapor deposition （MOCVD）. The vapor phase epitaxy starts from the regions with no etched pits and then spreads laterally to form a continuous GaN film. The properties of the GaN film have been investigated by double crystal X-ray diffraction （DCXRD）, atomic force microscopy （AFM） and photoluminescence （PL）, respectively. The full-width at half-maximum （FWHM） of the X-ray diffraction curves （XRCs） for the GaN film grown on PSS in the （0002） plane and the （1012） plane are as low as 312.80 arcsec and 298.08 acrsec, respectively. The root mean square （RMS） of the GaN film grown on PSS is 0.233 nm and the intensity of the PL peak is comparatively strong.     

图形化蓝宝石衬底表面原位处理对GaN外延薄膜的影响

采用预铺Ga或NH_3氮化等方式原位处理图形化蓝宝石衬底(PSS)表面,然后外延生长了GaN薄膜,研究了PSS表面预处理对GaN薄膜表面形貌、晶体质量以及残余应力的影响。结果显示,PSS经过预铺Ga后生长的GaN薄膜具有平滑的表面和清晰平直的原子台阶,且位错密度最低;氮化后生长的GaN薄膜原子台阶较宽,螺型位错密度较低;衬底未经表面处理生长的GaN薄膜,原子台阶模糊,位错密度最高;同时,与氮化或未经预处理的方法相比,经过预铺Ga的方式预处理PSS表面后生长的GaN薄膜残余应力最小。分析认为,预铺Ga、氮化等方式处理衬底表面,改变了PSS微结构,有利于生长表面平滑、晶体质量高、残余应力小的GaN薄膜。     

立方GaAs(100)衬底上制备单相六方GaN薄膜

立方 Ga As (10 0 )衬底上制备的 Ga N薄膜多为立方结构且立方相为亚稳相 ,采用水平常压 MOCVD方法在立方 Ga As (10 0 )衬底上制备出了 Ga N薄膜 . XRD测试表明 ,薄膜具有单一的相 .结合对工艺条件的分析 ,认为薄膜具有六方结构 .最后 ,通过 Raman光谱测试 ,证实在立方 Ga As衬底上制备出了单相六方 Ga N薄膜 .还对立方 Ga As衬底上制备出六方 Ga N薄膜的原因进行了讨论     

原位退火对HVPE生长的GaN外延层光学性质和结构的影响

研究了原位退火对用氢化物外延方法在(0001)面蓝宝石衬底上生长的氮化镓(GaN)外延薄膜的结构和光学性能的影响.测试表明,氨气气氛下在生长温度进行的原位退火,明显提高了GaN外延膜的质量.X射线衍射(XRD)分析表明,随着原位退火时间的增加,(0002)面和(1012)面摇摆曲线的半峰宽逐渐变窄.喇曼散射谱显示样品退火后E2(high)峰位向低频区移动;随着退火时间的延长,趋向于块状GaN的峰位.可见,原位退火使GaN外延膜中的双轴应力明显减少.光致发光的测试结果与XRD和喇曼散射谱的结论一致.表明原位退火能有效提高GaN外延膜的结构和光学性能.     

原位退火对HVPE生长的GaN外延层光学性质和结构的影响

研究了原位退火对用氢化物外延方法在(0001)面蓝宝石衬底上生长的氮化镓(GaN)外延薄膜的结构和光学性能的影响.测试表明,氨气气氛下在生长温度进行的原位退火,明显提高了GaN外延膜的质量.X射线衍射(XRD)分析表明,随着原位退火时间的增加,(0002)面和(1012)面摇摆曲线的半峰宽逐渐变窄.喇曼散射谱显示样品退火后E2(high)峰位向低频区移动;随着退火时间的延长,趋向于块状GaN的峰位.可见,原位退火使GaN外延膜中的双轴应力明显减少.光致发光的测试结果与XRD和喇曼散射谱的结论一致.表明原位退火能有效提高GaN外延膜的结构和光学性能.     

生长压力对MOCVD GaN材料晶体质量的影响

使用氮化物MOCVD外延生长系统,采用传统的两步生长法在76.2 mm c面蓝宝石衬底上生长了不同压力的GaN薄膜样品.研究发现提高高温GaN的生长压力,初期的三维生长时间增长,有利于提高GaN薄膜的晶体质量.同时采用XRD、PL谱和湿化学腐蚀方法研究了样品的位错特性,结果表明高压生长的样品能够降低位错密度,起到改善G...     

MOCVD外延生长GaN材料的技术进展

第三代半导体材料GaN由于具有优良性质使其在微电子和光电子领域有广阔的应用前景,目前制备GaN的方法主要有分子束(MBE)、氯化物气相外延(HVPE)、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)。其中HVPE技术制备GaN的速度最快,适合制备衬底材料;MBE技术制备GaN的速度最慢;而MOCVD制备速度适中。因而MOCVD在外延生长GaN材料方面得到广泛应用。介绍了MOCVD法外延生长GaN材料的基本理论、发展概况、利用MOCVD法外延生长GaN材料的技术进展。认为应结合相关技术发展大面积、高质量GaN衬底的制备技术,不断完善缓冲层技术,改进和发展横向外延技术,加快我国具有国际先进水平的MOCVD设备的研发速度,逐步打破进口设备的垄断。     

SiNx插入层对Si衬底上生长GaN薄膜晶体质量和表面形貌的影响

在Si(111)衬底上采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)技术外延生长GaN薄膜,对外延生长所得GaN薄膜的晶体结构和表面形貌进行表征,并研究SiNx插入层对GaN薄膜的晶体质量和表面形貌的影响.结果表明,在Si衬底上生长GaN薄膜过程中引入SiNx插入层可使GaN薄膜的(10-12)面的X-射线回摆曲线的半峰宽(FWHM)值从974.01减小到602.01arcsec;表面凹坑等缺陷减少、表面平整度提高.可见,SiNx插入层对在Si衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响.     

多缓冲层对MOCVD生长的GaN性能的影响

采用多低温缓冲层法和高低温联合缓冲层法在 MOCVD系统上生长 Ga N外延膜 .对薄膜进行了 X射线衍射和光致发光谱 (PL)测试 ,(0 0 0 2 ) X射线摇摆曲线和 PL 谱的半高宽与常规的单低温缓冲层法制备的薄膜相比均有不同程度的改善 .实验结果表明改进的缓冲层法能提高 MOCVD生长的氮化镓外延膜晶体质量     

Si衬底GaN外延材料六角形缺陷分析

通过改变AlN形核层的生长温度分别在Si(111)衬底上生长了两个GaN样品,并对GaN外延材料表面的六角形缺陷进行了分析研究。通过显微镜和扫描电镜(SEM)观测发现,AlN形核层在高温下生长时,GaN材料表面会产生大量六角形缺陷。通过电子能谱(EDS)分析得出GaN六角形缺陷中含有大量的Si元素以及少量的Ga和Al元素,其中Si元素从Si衬底中高温扩散而来。在降低AlN形核层的生长温度后,GaN材料表面的六角形缺陷随之消失。表明AlN形核层在较低的温度下生长时可以有效地抑制Si衬底表面Si原子的扩散,减少外延层中由于衬底Si反扩散引起的缺陷。     

Al沉积时间对Si衬底GaN材料的影响

通过改变高温AlN形核层生长时提前通入TMAl的时间,分别在Si(111)衬底上生长了4个1μm厚的GaN样品,并对每个样品的GaN外延材料进行了分析研究。通过显微镜观察发现,Al的沉积时间为12 s时,GaN材料表面光亮,基本没有裂纹。另外通过喇曼谱和光荧光谱(PL)测试得出,随着生长初期Al沉积时间的增加(8～15 s),GaN外延层的水平应力逐渐减小(由1.28 GPa减小到0.67 GPa),Al的沉积时间为12 s时GaN外延材料的应力较小。同时,GaN材料(002)和(102)晶面的X射线衍射摇摆曲线表明,Al的沉积时间为12 s时GaN外延材料的晶体质量最好。     

HVPE生长的高质量GaN纳米柱的光学性能

GaN纳米材料因具有优异的晶体质量和突出的光学性能及发射性能,日益受到关注.研究了一种利用氢化物气相外廷(HVPE)系统生长高质量的GaN纳米柱的方法.使用镍作为催化剂,在蓝宝石衬底上生长出了GaN纳米柱.在不同生长时间和不同HC1体积流量下制备了多组样品,使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)谱对样品进行了分析表征.测试结果表明,在较低的HC1体积流量下,生长2 min的样品具有较高的晶体质量和较好的光学性质.讨论了不同生长阶段的GaN纳米结构发光特性的变化规律,认为纳米结构所产生的表面态密度大小差异会造成带边峰位的红移和展宽.     

GaN生长速率的研究

采用在位监控方法研究了MOCVD系统中GaN材料的外延生长速率与NH3流量、TMGa流量、Ⅴ/Ⅲ比等生长参数的关系．GaN生长速率随NH3流量的提高先增加后减小,而随TMGa流量的增加线性的增加．在不同NH3流量的情况下,GaN生长速率随TMGa流量增加的速率不同．GaN的生长速率与Ⅴ/Ⅲ比没有直接的关系,而与NH3,TMGa等条件有关．实验结果表明,MOCVD系统中存在着较强的预反应．预反应的程度与TMGa的流量成正比．     

GaN/GaAs(001)外延薄膜的湿法腐蚀特性

对在GaAs (001) 衬底上用金属有机物气相外延(MOVPE)方法生长的GaN薄膜的湿法腐蚀特性进行了研究.所用腐蚀液包括HCl、H3PO4、KOH水溶液以及熔融KOH,腐蚀温度为90～300℃.实验发现不同的腐蚀液在样品表面腐蚀出不同形状的腐蚀坑.KOH溶液腐蚀出长方形的坑,长边平行于(111)A面,表明沿相互垂直的〈110〉晶向的腐蚀特性不同.用不同晶面相对反应性的差别定性解释了腐蚀的这种非对称性.此外,还发现KOH水溶液更有可能用于显示立方相GaN外延层中的层错.