以金属为缓冲层在Si(111)上分子束外延GaN及其表征

用电子束蒸发方法在Si(111)村底蒸发了Au/Cr和Au/Ti/AI/Ti两种金属缓冲层,然后在金属缓冲层上用气源分子束外延(GSMBE)生长GaN.两种缓冲层的表面部比较平整和均匀,都是具有Au(111)面掸优取向的立方相Au层.在Au/Cr/Si(111)上MBE生长的GaN,生长结束后出现剥离.在Au/Ti/Al/Ti/Si(111)上无AIN缓冲层直接生长GaN,得到的是多品GaN;先在800℃生长一层AIN缓冲层,然后在710℃生长GaN,得到的足沿GaN(0001)面择优取向的六方相GaN.将Au/Ti/Al/Ti/Si(111)在 800℃下退火20min,金属层收缩为网状结构,并且成为多晶,不再具有Au(111)方向择优取向.     

缓冲层温度对Si(111)上GaN表面形貌影响

用不同温度的Al N缓冲层在Si(111)衬底上外延GaN薄膜。通过对薄膜表面扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)的分析,研究了缓冲层生长温度对外延层表面形貌的影响,分析解释了表面形貌中凹坑的形成及缓冲层生长温度对凹坑的影响。结果表明:缓冲层生长温度通过影响缓冲层初始成核密度和成核尺寸来影响外延层表面形貌。较低温度下的Al N缓冲层,在衬底表面形成的成核颗粒因温度太低,无法运动到相邻的颗粒而结合成大的成核颗粒,因此成核密度高,成核尺寸小;高温生长的Al N缓冲层,成核颗粒有足够的能量运动到相邻的成核颗粒,因此使成核颗粒的尺寸增大,成核密度低。这种初始成核密度和尺寸的不同,造成外延层形貌的差异,如表面形貌中凹坑的密度和大小就是受初始成核的直接影响。通过实验和分析,提出了外延生长的物理模型。     

分子束外延低温生长GaAs缓冲层

<正>在低的衬底温度(约300℃)下生长的GaAs层具有较高的电阻率,较小的光敏特性。低温生长的GaAs层用于MESFET作缓冲层,能够消除背栅效应,改善光敏特性等。国外研究结果表明,低温GaAs缓冲层为富砷结。 用国产MBE—Ⅲ型分子束外延设备进行低温生长GaAs层的研究。半绝缘GaAs衬底温度约580℃,生长约50nm GaAs层。反射高能电子衍射(RHEED)的衍射图样为(2×4)结构。然     

预辅Al及AlN缓冲层厚度对GaN/Si(111)材料特性的影响

主要研究了采用高温AlN缓冲层外延生长GaN/Si(111)材料的工艺技术。利用高分辨X射线双晶衍射(HRXRD)分析研究了GaN/Si(111)样品外延层的应变状态和晶体质量,通过原子力显微镜(AFM)分析研究了不同厚度的高温AlN缓冲层对GaN外延层的表面形貌的影响。实验结果表明,AlN缓冲层生长前预通三甲基铝(TMAl)的时间、AlN缓冲层的厚度对GaN外延层的应变状态、外延层的晶体质量以及表面形貌都有显著影响。得到最优的预辅Al时间为10s,AlN缓冲层的厚度为40nm。在此条件下外延生长的GaN样品(厚度约为1μm)表面形貌较好,X射线衍射(XRD)双晶摇摆曲线半峰全宽(FWHM)(0002)面和(10-12)面分别为452″和722″。     

采用AlN缓冲层在Si(111)衬底上生长GaN的形貌

针对Si衬底上生长GaN具有的特有形貌进行了研究,分析采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)等手段,研究了使用AlN作为缓冲层的GaN的生长模式、缺陷形成机理、应力释放机制.并且发现缓冲层厚度和外延层生长温度对裂纹和表面缺陷的形成有很大的影响.     

采用AlN缓冲层在Si(111)衬底上生长GaN的形貌

针对Si衬底上生长GaN具有的特有形貌进行了研究,分析采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)等手段,研究了使用AlN作为缓冲层的GaN的生长模式、缺陷形成机理、应力释放机制.并且发现缓冲层厚度和外延层生长温度对裂纹和表面缺陷的形成有很大的影响.     

Si(100)和Si(111)衬底上的同质分子束外延

用超高真空电子束蒸发系统进行了硅的同质分子束外延.发现采用适当的表面化学处理方法,然后在超高真空中加热,可以在较低温度下(800—814℃)获得清洁和平整的有序表面.Si(100)和Si(111)的外延分别在520℃和714℃进行,外延膜的结构和电学特性良好.     

分子束外延HgCdTe薄膜的CdTe缓冲层特性研究

CdTe是GaAs衬底上分子束外延(MBE)HgCdTe薄膜时的缓冲层,引入缓冲层的目的是减小失配位错,CdTe缓冲层的生长直接影响到后续HgCdTe薄膜的制备质量,然而目前现有文献鲜有报道CdTe缓冲层的最佳厚度.采用X射线双晶衍射、位错腐蚀坑密度(EPD)、FT-IR和椭圆偏振光谱的方法,从CdTe缓冲层厚度对位错密度的影响入手,分析并确定了理想的CdTe缓冲层厚度.     

利用AlxGa1-xN在Si(111)上生长无裂纹GaN

利用LP-MOCVD技术在Si(111)衬底上,用不同Al组分的AlGaN做缓冲层,再在缓冲层上生长GaN薄膜,采用XRD技术和原子力显微镜(AFM)分析样品知,样品整体的结晶质量良好。通过分析外延层的拉曼谱得出GaN中存在应力,而且是张应力,通过计算得出,应力为0.23 GPa。     

(111)Si上外延生长六方GaN的TEM观察

利用衍衬、ＳＡＥＤ、ＨＲＴＥＭ对在 (111)Ｓｉ上外延生长的六方ＧａＮ进行了观察分析。ＧａＮ外延层与缓冲层和基底的取向关系为 (0 0 0 1) ＧａＮ (0 0 0 1) ＡｌＮ (111) Ｓｉ,[112 0 ]ＧａＮ [112 0 ]ＡｌＮ [110 ]Ｓｉ。ＧａＮ外延层中存在倒反畴。ＧａＮ中位错以刃型位错为主。Ｉｎ0 1Ｇａ0 9Ｎ ＧａＮ的多重量子阱结构 (ＭＱＷ )具有阻挡穿透位错 ,降低位错密度的作用。由于在室温下具有 3 4ｅＶ的直接带隙 ,ＧａＮ已经成为制备一些光电子器件如蓝色、紫色、紫外发光二极管及激光二极管等的最佳候选材料[1,2 ] 。通常是在各种…     

Si(111)衬底上生长的GaN的形貌与AlN缓冲层生长温度的关系

利用LP-MOCVD技术在Si（111）衬底上,用不同温度生长AlN缓冲层,再在缓冲层上外延GaN薄膜．采用高分辨率双晶X射线衍射（DCXRD）技术和扫描电子显微镜（SEM）分析这些样品，比较缓冲层生长温度对缓冲层和外延层的影响，并提出利用动力学模型解释这种温度的影响．进一步解释了GaN外延层表面形貌中“凹坑”的形成及“凹坑”与缓冲层生长温度的关系．结果表明，温度的高低通过影响缓冲层初始成核密度和成核尺寸来影响外延层表面形貌．     

氧化物缓冲层制备Si(111)基GaN纳米线

采用氧化物缓冲层,通过射频磁控溅射系统依次在n型Si(111)衬底上沉积Ga2O3/ZnO(Ga2O3/MgO)薄膜,然后将薄膜于950℃氨化合成GaN纳米结构,氨化时间为15min。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外吸收谱(FTIR)和高分辨透射电镜(HRTEM)对样品的结构进行了分析,结果显示两种缓冲层下制备的样品均为六方纤锌矿单晶GaN纳米结构,且缓冲层的取向对纳米线的生长方向有很大影响;采用扫描电镜(SEM)对样品的形貌进行了测试,发现纳米线表面光滑,长度可达几十微米,表明采用氧化物缓冲层制备了高质量的GaN线。同时对GaN纳米线的生长机理进行了简单讨论。     

Si(111)衬底高温AlN缓冲层厚度及其结构特性

通过高分辨X射线衍射、光致发光、二次离子质谱（SIMS) 、原子力显微镜和同步辐射X射线衍射分析了AlN缓冲层的厚度对GaN外延层的影响. 实验表明，在缓冲层厚度为13～20nm之间时，GaN外延层的张应力最小，同时晶体质量和光学质量达到最优值. 此外，SIMS分析表明，当AlN缓冲层位于13～20nm之间时，可有效抑制Si的扩散.     

ScAlN缓冲层厚度对Si(100)衬底上GaN外延层的影响

采用脉冲直流磁控溅射方法在Si(100)衬底上制备了ScAlN薄膜。以溅射的ScAlN作为缓冲层,在Si(100)衬底上用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术外延了GaN薄膜。使用高分辨X射线衍射、原子力显微镜和拉曼光谱研究了ScAlN缓冲层的厚度对ScAlN缓冲层和GaN外延层的影响。研究结果表明,ScAlN缓冲层的厚度是影响GaN薄膜晶体质量的重要因素。随着ScAlN厚度的增加,ScAlN的(002)面X射线衍射摇摆曲线半高宽持续减小,GaN的(002)面X射线衍射摇摆曲线半高宽先减小后增大。当ScAlN缓冲层厚度为500nm时,得到的GaN晶体质量最好,其中GaN(002)面的X射线衍射摇摆曲线半高宽为0.38°,由拉曼光谱计算得到的张应力为398.38MPa。     

直流放电辅助脉冲激光沉积Si基GaN薄膜的结构特征

采用直流放电辅助脉冲激光沉积技术,在Si(111)衬底上生长了Ga N薄膜.XRD、AFM、PL 和Hall测量的结果表明在2～2 0 Pa沉积气压范围内,提高沉积气压有利提高Ga N薄膜的结晶质量;在15 0～2 2 0 m J/ Pluse入射激光脉冲强度范围内,随着入射激光脉冲强度的提高,Ga N薄膜表面结构得到改善.研究发现,在70 0℃衬底温度、2 0 Pa的沉积气压和2 2 0 m J/ Pluse的入射激光脉冲强度的优化工艺条件下,所沉积生长的Ga N薄膜具有良好的结构质量和光电性能.     

Growth of GaN on Buffer Layers with Different Polarities by Hydride Vapor-Phase Epitaxy

This paper reports the properties of GaN grown by the hydride vapor-phase epitaxy (HVPE) technique on buffer layers with different polarities. The N-, mixed-, and Ga-polarity buffer layers were grown by molecular-beam epitaxy (MBE) on sapphire (0001) substrates; then, thicker GaN epilayers were grown on these by HVPE. The surface morphology, structural, and optical properties of these HVPE-GaN epilayers were characterized by atomic force microscopy (AFM), x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy, and photoluminescence (PL) spectroscopy. The results indicate that the crystallinity of these HVPE-GaN epilayers depends on the polarity of the buffer layer.     

High Resistivity Step-Graded InAIAs/GaAs Metamorphic Buffer Layers Grown by Molecular Beam Epitaxy in Low Temperature

High resistivity step-graded InAlAs/GaAs metamorphic buffer has been achieved on(001)SI.GaAs substrate by MBE in low temperature.The resistivity is 2.6×10^4Ω·cm in room temperature,when the growth temperature is 340℃.Surface morphology is observed by atomic force microscopy with RMS of 1.79nm.Furthermore,the ω-2θ scan using triple-axis X·ray diffraction shows that the sample has better crystalline quality.The electron transport properties of the buffer layers were investigated through variable temperature Hall measurements for the first time.The high resistivity mechanism was investigated by thermally stimulated current (TSC). The carrier concentrations and Hall mobilities of the InAlAs/InGaAs/GaAs MM-HEMT structure on low temperature step graded InAIAs metamorphic buffer layers grown in optimized conditions are high quality.     

GSMBE外延生长SGOI材料的退火行为

在SIMOX SOI超薄硅衬底上外延生长了高质量SiGe合金薄膜来制备SGOI(SiGe on insulator)样品，并研究了其在1050℃氧化气氛中的高温退火行为．用Raman，DCXRD，RBS和光学显微镜等分析手段对SGOI样品在退火前后的性能进行了表征．分析结果表明：SGOI样品表面的穿透位错密度约为5e５ｃｍ－２；高温退火处理可以促进SGOI样品中异质外延生长SiGe合金薄膜的弛豫化和超薄Si夹层向SiGe合金薄膜的转化，进一步提高SiGe薄膜的晶体质量，并且有助于获得高Ge组分的SGOI材料．