AlN/蓝宝石模板上生长的GaN研究

作     者：汪莱 王磊 任凡 赵维 王嘉星 胡健楠 张辰 郝智彪 罗毅 Wang Lai;Wang Lei;Ren Fan;Zhao Wei;Wang Jia-Xing;Hu Jian-Nan;Zhang Chen;Hao Zhi-Biao;Luo Yi

作者机构：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 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2010年第59卷第11期

页      面：8021-8025页

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:60723002 50706022 60977022) 国家重点基础研究发展计划(批准号:2006CB302800 2006CB921106) 国家高技术研究发展计划(批准号:2007AA05Z429 2008AA03A194) 北京市自然科学基金重点项目(批准号:4091001) 深圳市产学研和公共科技专项资助项目(批准号:08CXY-14)资助的课题~~ 

主　　题：氮化镓 氮化铝 金属有机物化学气相外延 

摘      要：研究了在分子束外延制备的AlN/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AlN模板的晶体质量和表面相貌对GaN的影响.结果表明,当AlN的表面粗糙度较小时,尽管AlN模板的位错密度较高((102)面XRDω扫描半高全宽900—1500arcsec),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XRDω扫描半高全宽200—300arcsec,(102)面400—500arcsec)和表面粗糙度(0.1—0.2nm).TEM照片表明GaN中位错密度降低的原因是AlN中的一部分位错在AlN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AlN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AlN代替GaN低温缓冲层所致.