MOCVD法侧向外延生长高质量GaN

利用金属有机物气相外延法(MOCVD),在GaN/蓝宝石复合衬底上,采用侧向外延生长技术制备出高质量的GaN外延膜,并对其进行扫描电镜、X射线双晶衍射、透射电镜测量和分析.发现完全合并后的GaN外延层的表面平整,晶体质量较衬底有大幅的提高,透射电镜进行微区位错观察发现窗口区穿透位错大部分发生转向,侧向生长区下方的穿透位错被掩膜阻断.     

MOCVD法侧向外延生长高质量GaN

利用金属有机物气相外延法(MOCVD)，在GaN/蓝宝石复合衬底上，采用侧向外延生长技术制备出高质量的GaN外延膜，并对其进行扫描电镜、X射线双晶衍射、透射电镜测量和分析. 发现完全合并后的GaN外延层的表面平整，晶体质量较衬底有大幅的提高，透射电镜进行微区位错观察发现窗口区穿透位错大部分发生转向，侧向生长区下方的穿透位错被掩膜阻断.     

GaN基侧向外延生长技术与特性研究

为解决目前外延生长技术存在的弊端,总结了新的侧向外延方法以减少GaN中的位错密度,提高晶体质量.主要研究了在蓝宝石图形衬底上侧向外延生长GaN的技术.用MOCVD侧向外延技术的方法获得了很少位错的生长在掩膜层上的GaN薄膜,晶体的质量得到了改善.X射线和TEM测试出掩膜层能够阻挡其下GaN层中的穿透位错继续向上传播,用这种方法能够有效地降低位错密度,但同时也引出了一些新的问题.     

Si衬底上侧向外延生长GaN的研究

采用条形Al掩模在Si(111)衬底上进行了GaN薄膜侧向外延的研究.结果显示,当掩模条垂直于Si衬底[11-2]方向,也即GaN[10-10]方向时,GaN无法通过侧向生长合并得到表面平整的薄膜;当掩模条平行于Si衬底[11-2]方向,也即GaN[10-10]方向时,GaN侧向外延速度较快,有利于合并得到平整的薄膜.同时,研究表明,升高温度和降低生长气压都有利于侧向生长.通过优化生长工艺,在条形Al掩模Si(111)衬底上得到了连续完整的GaN薄膜.原子力显微镜测试显示,窗口区域生长的GaN薄膜位错密度约为1×109/cm2,而侧向生长的GaN薄膜位错密度降低到了5×107/cm2以下.     

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。     

Si衬底GaN基多量子阱外延材料的TEM研究

本文采用高分辨透射电子显微技术对在Si衬底生长的GaN基多量子阱外延材料的位错特征、外延层与衬底的晶体取向关系及界面的结晶形态等微观结构进行了分析和研究.结果表明:Si衬底生长的GaN与衬底有一定的取向关系;材料在MQW附近的穿透位错密度达108 cm-2量级,且多数为刃型位错;样品A的多量子阱下方可见平行于界面方向的...     

Dislocation Reduction in GaN on Sapphire by Epitaxial Lateral Overgrowth

采用侧向外延(ELOG)方法,在制作了条形掩膜图形的GaN衬底上用MOCVD生长高质量GaN.AFM,化学湿法腐蚀及TEM分析表明:采用两步法ELOG生长的GaN中,掩膜下方的缺陷被掩膜所阻挡,窗口区内二次生长的GaN的位错也大幅降低;在相邻生长前沿所形成的合并界面处形成晶界;化学湿法腐蚀无法得到关于合并界面处缺陷的信息.侧翼区域中极低的穿透位错使得ELOG GaN适用于在其上制作高性能的氮化物基激光器.     

蓝宝石衬底上侧向外延GaN中的位错降低

采用侧向外延(ELOG)方法,在制作了条形掩膜图形的GaN衬底上用MOCVD生长高质量GaN.AFM,化学湿法腐蚀及TEM分析表明:采用两步法ELOG生长的GaN中,掩膜下方的缺陷被掩膜所阻挡,窗口区内二次生长的GaN的位错也大幅降低;在相邻生长前沿所形成的合并界面处形成晶界;化学湿法腐蚀无法得到关于合并界面处缺陷的信息.侧翼区域中极低的穿透位错使得ELOG GaN适用于在其上制作高性能的氮化物基激光器.     

基于图形化蓝宝石衬底的HB-LED研究进展

为了制作高亮度LED,需要在图形化蓝宝石衬底上生长GaN材料。通过光刻在平坦蓝宝石衬底上制作掩膜图形,通过刻蚀将图形转移到蓝宝石衬底,得到图形化蓝宝石衬底。在图形化蓝宝石衬底上进行GaN的侧向外延生长,并做后续处理,就制成了基于图形化蓝宝石衬底的高亮度LED。图形化蓝宝石衬底上GaN的侧向外延生长使得外延材料的位错密度从1010 cm-2降低到107 cm-2,这减少了发生非辐射复合的载流子,多量子阱发射更多的光子,LED的内量子效率提高。此外,图形化蓝宝石衬底能够有效散射从多量子阱射出的光线,使得出射光射到逃离区的几率更大,从而提高光萃取率。内量子效率和光萃取率的提高大大改善了LED的光电特性。     

GaN异质外延中的侧向生长技术

以GaN为代表的Ⅲ族氮化物在微电子、光电子和传感器等领域均发挥了重要作用.但是由于大尺寸的单晶GaN衬底仍无法实现,目前绝大多数氮化物材料都是通过异质外延的方式来实现,外延材料和异质衬底之间巨大的晶格失配和热失配是导致GaN外延层中位错密度较高的主要原因.侧向生长(ELOG)技术是GaN异质外延中降低位错密度的一种有效方法,总结了该项技术的特点,并对单步ELOG技术、双步ELOG技术、悬空ELOG技术以及无掩膜ELOG技术等多种技术趋势进行了总结.ELOG技术可以有效降低位错密度,但是仍需降低工艺复杂性和减少沾污.