蓝宝石衬底的ECR等离子体清洗与氮化的RHEED研究

通过分析RHEED(反射高能电子衍射)图像研究了ECR(电子回旋共振)等离子体所产生的活性氢源和氮源对蓝宝石衬底的清洗与氮化作用,结果表明:在ECR氢等离子体中掺入少量的氮气可以明显提高蓝宝石衬底的清洗效果,从而获得平整而洁净的衬底表面;而采用ECR氮等离子体对经过氢氮混合等离子体清洗20min后的蓝宝石衬底进行氮化,能观测到最清晰的氮化铝成核层的RHEED条纹,且生长的GaN缓冲层质量是最好的.     

蓝宝石衬底的ECR等离子体清洗与氮化的RHEED研究

通过分析RHEED(反射高能电子衍射)图像研究了ECR(电子回旋共振)等离子体所产生的活性氢源和氮源对蓝宝石衬底的清洗与氮化作用,结果表明:在ECR氢等离子体中掺入少量的氮气可以明显提高蓝宝石衬底的清洗效果,从而获得平整而洁净的衬底表面;而采用ECR氮等离子体对经过氢氮混合等离子体清洗2 0 min后的蓝宝石衬底进行氮化,能观测到最清晰的氮化铝成核层的RHEED条纹,且生长的Ga N缓冲层质量是最好的     

标准温度和衬底分步清洗对GaN初始生长影响RHEED研究

在经过校温的ECR-PEMOCVD装置上,通过分析RHEED(反射高能电子衍射)图像研究了常规清洗和ECR等离子体所产生的活性氢氮等离子体源对蓝宝石衬底进行清洗、氮化实验,结果表明:经常规清洗的蓝宝石衬底的表面晶质差异很大;按照经验清洗30 min是不能清洗充分的,那么根据情况进行多步清洗就显得很重要了;结果表明清洗得很充分的衬底经20 min的氮化出来,而未清洗充分的衬底20 min或更长的时间是不能氮化出来的.     

氮化对蓝宝石衬底上AlGaN/GaN异质结

研究了不同氮化条件对蓝宝石衬底上生长的AlGaN/GaN异质结材料特性的影响。研究表明,随着氮化过程NH₃流量的增大,GaN外延层的晶体质量得到了改善,GaN内应力释放,但是AlGaN/GaN异质结构中二维电子气的迁移率有所恶化。讨论了上述现象出现的原因。     

氮化对蓝宝石衬底上AlGaN/GaN异质结材料性能的影响

研究了不同氮化条件对蓝宝石衬底上生长的AlGaN/GaN异质结材料特性的影响。研究表明,随着氮化过程NH3流量的增大,GaN外延层的晶体质量得到了改善,GaN内应力释放,但是AlGaN/GaN异质结构中二维电子气的迁移率有所恶化。讨论了上述现象出现的原因。     

表面处理对蓝宝石衬底的影响

采用熔融的KOH溶液腐蚀蓝宝石衬底,获得具有三角形图案的腐蚀坑形貌,并对腐蚀坑的三角形形状给出了理论解释。在不同温度和不同的腐蚀时间进行对比结果分析,发现在280℃下腐蚀60 min左右,显示的位错清晰、准确,且最适合随后的横向外延生长。采用高分辨率双晶X线衍射(DCXRD)测试分析,结果表明,预处理对蓝宝石衬底的晶体质量和折射率色散关系几乎没影响,所以,预处理获得一定图案的蓝宝石可作为GaN横向外延的衬底,为降低GaN薄膜的位错密度,获得高质量的GaN薄膜提供有利的保障。     

蓝宝石衬底上HVPE-GaN厚膜生长

采用氢化物气相外延(HVPE)方法,以蓝宝石作衬底,分别在MOCVD-GaN模板和蓝宝石衬底上直接外延生长GaN.模板上的GaN生长表面平整、光亮,但开裂严重.其(0002)的双晶衍射半高宽最低为141″;蓝宝石衬底上直接生长GaN外延层质量较差,其双晶衍射半高宽为1688″,但不发生开裂.HCl的载气流量对预反应有很大的影响.应力产生于外延层和衬底之间的界面处,界面孔洞的存在可以释放应力,减少开裂.光致发光(PL)谱中氧杂质引起强黄光发射.     

蓝宝石衬底上HVPE-GaN厚膜生长

采用氢化物气相外延(HVPE)方法,以蓝宝石作衬底,分别在MOCVD-GaN模板和蓝宝石衬底上直接外延生长GaN.模板上的GaN生长表面平整、光亮,但开裂严重.其(0002)的双晶衍射半高宽最低为141″;蓝宝石衬底上直接生长GaN外延层质量较差,其双晶衍射半高宽为1688″,但不发生开裂.HCl的载气流量对预反应有很大的影响.应力产生于外延层和衬底之间的界面处,界面孔洞的存在可以释放应力,减少开裂.光致发光(PL)谱中氧杂质引起强黄光发射.     

GaN的ECR-PEMOCVD生长中衬底清洗和氮化的分析

在改进的电子回旋共振(ECR)等离子体增强金属有机物化学汽相沉积(ECR-PEMOCVD)装置(ESPD-U)中,以氮等离子体为氮源,三乙基镓(TEG)为镓源,在蓝宝石(α-Al2O3)衬底上生长氮化镓(GaN)薄膜.在不同的温度、氮氢流量下,分别对α-Al2O3衬底进行等离子体清洗和氮化,并用RHEED实时监测.通过对RHEED图像的分析,得出衬底清洗和氮化的最佳条件.     

LED蓝宝石图形化衬底的研究进展及发展趋势

图形化蓝宝石衬底作为GaN基LED照明外延衬底材料,由于其能降低GaN外延薄膜的线位错密度和提高LED的光萃取效率的显著性能在近几年来引起国内外许多科研机构和厂商的广泛兴趣。从衬底的制备工艺、图形尺寸角度出发,综述了图形化蓝宝石衬底GaN基LED的研究进展,并对其未来在大功率照明市场的应用进行了展望。     

外延GaN基薄膜表面晶体结构RHEED图像研究

论述了反射高能电子衍射(RHEED)作为外延薄膜进行原位监测的一个重要手段以及RHEED图像与外延薄膜的表面形貌的关系,提出了以RHEED图像分析外延GaN基薄膜晶格结构的演变情况,并从衬底α-Al2O3的等离子体清洗、氮化进行了具体的分析和演算.结论指出,RHEED不仅是进行外延薄膜原位监测,而且还可以作为分析外延薄膜晶体结构演变的一个有力手段.     

Effect of Substrate Nitridation on Properties of Thick GaN Film Grown by Hydride Vapour Phase Epitaxy

Thick GaN films were grown on the sapphire substrate by hydride vapour phase epitaxy. The properties of GaN films were found to be significantly influenced by the duration of exposing the sapphire substrate to ammonia prior to the GaN growth initiation. The crystalline quality of GaN films revealed by high resolution X-ray diffraction were strongly dependent on the nitridation time, which determined substrate surface topography. The different nitridation schemes strongly affected the morphology of GaN overlayers resulting in the blue shift of the main excitonic peak in photoluminescence spectra at room temperature.