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AIN/蓝宝石模板上生长的GaN研究

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汪莱, 王磊, 任凡, 赵维, 王嘉星, 胡健楠, 张辰, 郝智彪, 罗毅. 2010: AIN/蓝宝石模板上生长的GaN研究, 物理学报, 59(11): 8021-8025.
引用本文: 汪莱, 王磊, 任凡, 赵维, 王嘉星, 胡健楠, 张辰, 郝智彪, 罗毅. 2010: AIN/蓝宝石模板上生长的GaN研究, 物理学报, 59(11): 8021-8025.
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Wang Lai, Wang Lei, Ren Fan, Zhao Wei, Wang Jia-Xing, Hu Jian-Nan, Zhang Chen, Hao Zhi-Biao, Luo Yi. 2010: GaN grown on AIN/sapphire templates, Acta Physica Sinica, 59(11): 8021-8025.
Citation: Wang Lai, Wang Lei, Ren Fan, Zhao Wei, Wang Jia-Xing, Hu Jian-Nan, Zhang Chen, Hao Zhi-Biao, Luo Yi. 2010: GaN grown on AIN/sapphire templates, Acta Physica Sinica, 59(11): 8021-8025.
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AIN/蓝宝石模板上生长的GaN研究

  • 清华大学电子工程系,集成光电子学国家重点实验室,清华信息科学与技术国家实验室(筹),北京100084

GaN grown on AIN/sapphire templates

  • 摘要: 研究了在分子束外延制备的AIN/蓝宝石模板上采用金属有机物化学气相外延生长的非故意掺杂GaN的材料性质.采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜研究了AIN模板的晶体质量和表面相貌对GaN的影响.结果表明,当AIN的表面粗糙度较小时,尽管AIN模板的位错密度较高((102)面XRD ω扫描半高全宽900-1500 arcsec),但生长得到的GaN依然具有和在蓝宝石衬底上采用"二步法"生长的GaN可比拟的晶体质量((002)面XRD ω扫描半高伞宽200-300 arcsec,(102)面400-500 arcsec)和表面粗糙度(0.1-0.2 nm).TEM照片表明GaN中位错密度降低的原因是AIN中的一部分位错在AIN和GaN的界面处被终止而未能延伸至GaN中.这可能是因为Ga原子尺寸较大,具有修复晶格缺陷的作用.而当AIN的表面粗糙度较大时,Ga原子在MOVPE生长过程中的迁移受到影响.得到的GaN晶体质量非常差.此外,采用范德堡法测量的GaN电阻率为105-106Ω·cm,比蓝宝石衬底上生长的GaN高大约6个数量级,这被认为是采用AIN代替GaN低温缓冲层所致.
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出版历程

AIN/蓝宝石模板上生长的GaN研究

  • 清华大学电子工程系,集成光电子学国家重点实验室,清华信息科学与技术国家实验室(筹),北京100084

摘要: 研究了在分子束外延制备的AIN/蓝宝石模板上采用金属有机物化学气相外延生长的非故意掺杂GaN的材料性质.采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜研究了AIN模板的晶体质量和表面相貌对GaN的影响.结果表明,当AIN的表面粗糙度较小时,尽管AIN模板的位错密度较高((102)面XRD ω扫描半高全宽900-1500 arcsec),但生长得到的GaN依然具有和在蓝宝石衬底上采用"二步法"生长的GaN可比拟的晶体质量((002)面XRD ω扫描半高伞宽200-300 arcsec,(102)面400-500 arcsec)和表面粗糙度(0.1-0.2 nm).TEM照片表明GaN中位错密度降低的原因是AIN中的一部分位错在AIN和GaN的界面处被终止而未能延伸至GaN中.这可能是因为Ga原子尺寸较大,具有修复晶格缺陷的作用.而当AIN的表面粗糙度较大时,Ga原子在MOVPE生长过程中的迁移受到影响.得到的GaN晶体质量非常差.此外,采用范德堡法测量的GaN电阻率为105-106Ω·cm,比蓝宝石衬底上生长的GaN高大约6个数量级,这被认为是采用AIN代替GaN低温缓冲层所致.

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