国产SiC衬底上利用AlN缓冲层生长高质量GaN外延薄膜

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国产SiC衬底上利用AlN缓冲层生长高质量GaN外延薄膜

器件制备及器件物理 | 更新时间：2020-08-12

- 国产SiC衬底上利用AlN缓冲层生长高质量GaN外延薄膜
- High Quality GaN Layers Grown on SiC Substrates with AlN Buffers by Metalorganic Chemical Vapor Deposition
- 发光学报 2011年32卷第9期页码：896-901
- 作者机构：
  
  1. 天津中环新光科技有限公司
  2. 北京凝聚态物理国家实验室, 中国科学院物理研究所清洁能源实验室, 北京 100190
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(50872146, 60877006,60890192/F0404)();科技部973(2010CB327501)资助项目()
- DOI：
  中图分类号： O472
- 收稿：2011-03-08，
  
  修回：2011-4-26，
  
  网络首发：2011-09-22，
  
  纸质出版：2011-09-22
- 稿件说明：
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陈耀, 王文新, 黎艳, 江洋, 徐培强, 马紫光, 宋京, 陈弘. 国产SiC衬底上利用AlN缓冲层生长高质量GaN外延薄膜[J]. 发光学报, 2011,32(9): 896-901

CHEN Yao, WANG Wen-xin, LI Yan, JIANG Yang, XU Pei-qiang, MA Zi-guang, SONG Jing, CHEN Hong. High Quality GaN Layers Grown on SiC Substrates with AlN Buffers by Metalorganic Chemical Vapor Deposition[J]. Chinese Journal of Luminescence, 2011,32(9): 896-901
陈耀, 王文新, 黎艳, 江洋, 徐培强, 马紫光, 宋京, 陈弘. 国产SiC衬底上利用AlN缓冲层生长高质量GaN外延薄膜[J]. 发光学报, 2011,32(9): 896-901 DOI：

CHEN Yao, WANG Wen-xin, LI Yan, JIANG Yang, XU Pei-qiang, MA Zi-guang, SONG Jing, CHEN Hong. High Quality GaN Layers Grown on SiC Substrates with AlN Buffers by Metalorganic Chemical Vapor Deposition[J]. Chinese Journal of Luminescence, 2011,32(9): 896-901 DOI：

摘要

采用高温AlN作为缓冲层在国产SiC衬底上利用金属有机物化学气相外延技术生长GaN外延薄膜。通过优化AlN缓冲层的生长参数得到了高质量的GaN外延薄膜

其对称(0002)面和非对称(101 2)面X射线衍射摇摆曲线的半峰宽分别达到130 arcsec和252 arcsec

这是目前报道的在国产SiC衬底上生长GaN最好的结果。文中研究了AlN缓冲层生长参数对GaN晶体质量的影响

还利用拉曼散射研究了GaN外延薄膜中的应力

发现具有越小X射线衍射摇摆曲线半峰宽的GaN外延薄膜受到的张应力也越小。

Abstract

paper

关键词

Keywords

references

Khan M A, Bhattarai A, Kuznia J N, et al. High electron mobility transistor based on a GaN/AIGaN heterojunction [J]. Appl. Phys. Lett., 1993, 63 (9):1214-1216.[2] Nakamura S, Mukai T, Senoh M. Candela class high brightness InGaN/AlGaN double heterostructure blue light emitting diodes [J]. Appl. Phys. Lett., 1994, 64 (13):1687-1689.[3] Li Zhonghui, Yang Zhijian, Yu Tongjun, et al. InGaN/GaN MQW violet-LED Grown by LP-MOCVD [J]. Chin. J. Lumin. (发光学报), 2006, 27 (1):107-109 (in Chinese).[4] Xiao Youpeng, Mo Chunlan, Qiu Chong, et al. The aging characteristics of GaN based blue LED on Si substrate [J]. Chin. J. Lumin. (发光学报), 2010, 31 (3):364-368 (in Chinese).[5] Lin Jieben, Guo Zhenning, Chen Libai, et al. Watt-level high power InGaN blue LED photometric chromatric and electric characteristics [J]. Chin. J. Lumin. (发光学报), 2009, 30 (3):379-384 (in Chinese).[6] Li Guangru, Qin Zhixin, Sang Liwen, et al. Fabrication and characterization of GaN base p-i-n avalanche photodetectors [J]. Chin. J. Lumin. (发光学报), 2011, 32 (3):262-265 (in English).[7] Weeks T W, Bremser M D, Ailey K S, et al. GaN thin films deposited via organometallic vapor phase epitaxy on α (6H)-SiC(0001) using high-temperature monocrystalline AlN buffer layers [J]. Appl. Phys. Lett., 1995, 67 (3):401-402.[8] Moran B, Wu F, Romanov A E, et al. Structural and morphological evolution of GaN grown by metalorganic chemical vapor deposition on SiC substrates using an AlN initial layer [J]. J. Cryst. Growth, 2004, 273 (1-2):38-47.[9] Lahreche H, Vennegues P, Vaille M, et al. Comparative study of GaN layers grown on insulating AlN and conductive AlGaN buffer layers [J]. Semicond. Sci. Technol., 1999, 14 (11):L33-L36.[10] Einfeldt S, Roskowski A M, Preble E A, et al. Strain and crystallographic tilt in uncoalesced GaN layers grown by maskless pendeoepitaxy [J]. Appl. Phys. Lett., 2002, 80 (6):953-955.[11] Ponce F A, Krusor B S, Major J S, et al. Microstructure of GaN epitaxy on SiC using AlN buffer layers [J]. Appl. Phys. Lett., 1995, 67 (3):410-412.[12] Koleske D D, Henry R L, Twigg M E, et al. Influence of AlN nucleation layer temperature on GaN electronic properties grown on SiC [J]. Appl. Phys. Lett., 2002, 80 (23):4372-4374.[13] Waltereit P, Brandt O, Trampert A, et al. Influence of AlN nucleation layers on growth mode and strain relief of GaN grown on 6H-SiC(0001) [J]. Appl. Phys. Lett., 1999, 74 (24):3660-3362.[14] Tanaka S, Iwai S, Aoyagi Y, et al. Reduction of the defect density in GaN films using ultra-thin A1N buffer layers on 6H-SiC [J]. J. Cryst. Growth, 1997, 170 (1-4):329-334[15] Heying B, Wu X H, Keller S, et al. Role of threading dislocation structure on the x-ray diffraction peak widths in epitaxial GaN films [J]. Appl. Phys. Lett., 1996, 68 (5):643-645.[16] Daisuke M, Akira F, Takashi M, et al. Dislocation reduction mechanism in low-nucleation-density GaN growth using AlN templates [J]. Jpn. J. Appl. Phys., 2007, 46 (5):2895-2900.[17] Nishida T, Kobayashi N. Nucleation control in MOVPE of group Ⅲ-nitrides on SiC substrate [J]. J. Cryst. Growth, 2000, 221 (1-4):297-300.[18] Wang Lai, Wang Lei, Ren Fan, et al. GaN grown on AlN/sapphire templates [J]. Acta Physica Sinica (物理学报),2010, 59 (11):8021-8025 (in Chinese).[19] Yamada S, Kato J, Tanaka S. Nucleation and growth kinetics of AlN films on atomically smooth 6H-SiC (0001) surfaces [J]. Appl. Phys. Lett., 1993, 78 (23):3612-3614.[20] Harima H. Properties of GaN and related compounds studied by means of Raman scattering [J]. J. Phys.: Condens. Matter, 2002, 14 (38):R967-R994.[21] Kisielowski C, Krüger J, Ruvimov S, et al. Strain-related phenomena in GaN thin films [J]. Phys. Rev. B, 1996, 54 (24):17745-17754.[22] Ahmad I, Holtz M, Faleev N N, et al. Dependence of the stress-temperature coefficient on dislocation density in epitaxial GaN grown on a-Al2O3 and 6H-SiC substrates [J]. J. Appl. Phys., 2004, 95 (4):1692-1698.[23] Einfeldt S, Reitmeier Z J, Davis R F. Surface morphology and strain of GaN layers grown using 6H-SiC (0001) substrates with different buffer layers [J]. J. Cryst. Growth, 2003, 253 (1-4):129-141.

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