r面蓝宝石衬底上采用两步AlN缓冲层法外延生长a面GaN薄膜及应力研究

时间：2025-04-20

采用MOCVD技术在r面蓝宝石衬底上采用两步AlN缓冲层法外延制备了a面GaN薄膜. 利用高分辨X射线衍射技术和Raman散射技术分析了样品的质量以及外延膜中的残余应力. 实验结果表明：样品的 (1120) 面的X射线双晶摇摆曲线的半峰宽仅为0.193°, Raman光谱中E2高频模的半峰宽仅为3.9cm-

第２８卷　第１０期２００７年１０月

半　导　体　学　报

犆犎犐犖犈犛犈犑犗犝犚犖犃犔犗犉犛犈犕犐犆犗犖犇犝犆犜犗犚犛

犞狅犾．２８　犖狅．１０

，２００７犗犮狋．

狉面蓝宝石衬底上采用两步犃犾犖缓冲层法外延生长

犪面犌犪犖薄膜及应力研究

颜建锋　张　洁　郭丽伟　朱学亮　彭铭曾　贾海强　陈　弘　周均铭

（中国科学院物理研究所，北京凝聚态物理国家实验室，北京　１）０００８０

摘要：采用犕犗利用高分辨犡犆犞犇技术在狉面蓝宝石衬底上采用两步犃犾犖缓冲层法外延制备了犪面犌犪犖薄膜．

射线衍射技术和犚实验结果表明：样品的（）面的犪犿犪狀散射技术分析了样品的质量以及外延膜中的残余应力．１１２０，这些说明犪面犌犡射线双晶摇摆曲线的半峰宽仅为０１９３°犚犪犿犪狀光谱中犈２高频模的半峰宽仅为３９犮犿－１，犪犖薄膜具有较好的晶体质量；［［犡射线研究结果表明样品与衬底的位相关系为：１１２０］１１０２］０００１］犌犪犖‖［狊犪犺犻狉犲，犌犪犖‖狆狆］］］高分辨犡射线和犚采用两步犃１１０１１１００１１２０犪犿犪狀散射谱的残余应力研究表明，犾犖缓冲狊犪犺犻狉犲和犌犪犖‖［狊犪犺犻狉犲；狆狆狆狆

我们认层法制备的犪面犌犪犖薄膜在平面内的残余应力大小与用低温犌犪犖缓冲层法制备的犪面犌犪犖薄膜不同，为这是由引入犃犾犖带来的晶格失配和热失配的变化引起的．关键词：犌犪犖；非极性；犡射线衍射；犚犪犿犪狀谱；残余应力

犘犃犆犆：７２８０犈；６８５５；７８３０

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中图分类号：犜（）犖３０４２３　　　文献标识码：犃　　　文章编号：０２５３４１７７２００７１０１５６２０６

１　引言

近年来，Ⅲ族氮化物在光电子和微电子领域都

１～３］

由于难以获得体材料，使得取得了很大的进展［．

Ⅲ族氮化物材料主要异质外延生长在其他衬底上，蓝宝石是最常用的衬底，目前绝大多数的犌犪犖基发光二极管（和激光器（都是外延在犮面蓝犔犈犇）犔犇）宝石衬底上．而在犮面蓝宝石上得到的犮面ⅢⅤ族氮化物材料的结构不具有中心反演对称性，并且Ⅲ族元素的原子和犖原子的电负性相差很大，导致

方向具有很强的自发极犌犪犖及其异质结在〈０００１〉

化和压电极化，极化效应的存在对材料特性和器件的性能有重要的影响．极化效应在ⅢⅤ族氮化物外

］４～６