不同Mo层厚度的AlN/Mo/Sc<sub>0.2</sub>Al<sub>0.8</sub>N复合结构上MOCVD外延GaN

李嘉豪; 韩军; 邢艳辉; 董晟园; 王冰辉; 任建华; 曾中明; 张宝顺; 邓旭光

doi:10.37188/CJL.20220406

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不同Mo层厚度的AlN/Mo/Sc_0.2Al_0.8N复合结构上MOCVD外延GaN

发光产业及技术前沿 | 更新时间：2023-06-28

- 不同Mo层厚度的AlN/Mo/Sc_0.2Al_0.8N复合结构上MOCVD外延GaN
  增强出版
- GaN Grown on Sputtered AlN/Mo/Sc_0.2Al_0.8N Composite Structure with Different Mo Thickness
- 发光学报 2023年44卷第6期页码：1077-1084
- 作者机构：
  
  1.北京工业大学信息学部光电子技术教育部重点实验室，北京　100124
  2.长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室，吉林长春　130022
  3.中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，江苏苏州　215123
- 作者简介：
  
  [ "李嘉豪（1998-），男，北京人，硕士研究生，2020年于北京工业大学获得学士学位，主要从事半导体光电材料与器件的外延生长的研究。E-mail： 1483676540@qq.com" ]
  [ "邓旭光（1987-），男，内蒙古呼和浩特人，硕士，高级工程师，2013年于北京工业大学获得硕士学位，主要从事GaN材料生长和HEMT器件制备的研究。E-mail： xgdeng2011@sinano. ac. cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(61731019);北京市自然科学基金(4202010)
- DOI：10.37188/CJL.20220406
  中图分类号：
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李嘉豪, 韩军, 邢艳辉, 等. 不同Mo层厚度的AlN/Mo/Sc_0.2Al_0.8N复合结构上MOCVD外延GaN[J]. 发光学报, 2023,44(6):1077-1084.

LI Jiahao, HAN Jun, XING Yanhui, et al. GaN Grown on Sputtered AlN/Mo/Sc_0.2Al_0.8N Composite Structure with Different Mo Thickness[J]. Chinese Journal of Luminescence, 2023,44(6):1077-1084.
李嘉豪, 韩军, 邢艳辉, 等. 不同Mo层厚度的AlN/Mo/Sc_0.2Al_0.8N复合结构上MOCVD外延GaN[J]. 发光学报, 2023,44(6):1077-1084. DOI： 10.37188/CJL.20220406.

LI Jiahao, HAN Jun, XING Yanhui, et al. GaN Grown on Sputtered AlN/Mo/Sc_0.2Al_0.8N Composite Structure with Different Mo Thickness[J]. Chinese Journal of Luminescence, 2023,44(6):1077-1084. DOI： 10.37188/CJL.20220406.

摘要

采用脉冲直流磁控溅射法在Si（100）衬底上制备了AlN/Mo/Sc,0.2,Al,0.8,N复合结构薄膜，在该结构上通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术进行GaN薄膜的外延。使用原子力显微镜、高分辨X射线衍射、粉末X射线衍射、扫描电子显微镜和拉曼光谱研究了Mo插入层的厚度对Sc,0.2,Al,0.8,N缓冲层和GaN外延层晶体质量的影响，研究了Sc,0.2,Al,0.8,N缓冲层对Mo上生长的GaN外延层的影响。研究结果表明，Mo插入层的厚度是影响Sc,0.2,Al,0.8,N缓冲层和GaN外延层的重要因素，Sc,0.2,Al,0.8,N缓冲层对Mo上GaN晶体质量的提高具有重要意义。随Mo厚度的增加，Sc,0.2,Al,0.8,N缓冲层的表面粗糙度先减小后增大，GaN外延层的（002）面X射线衍射摇摆曲线半峰全宽先减小后增大。当Mo插入层厚度为400 nm时，GaN外延层的晶体质量最好，GaN（002）面的X射线衍射摇摆曲线半峰全宽为0.51°，由拉曼光谱计算得到的压应力483.09 MPa；直接在Mo上进行GaN的外延，GaN（002）面的X射线衍射摇摆曲线半峰全宽无法测得，说明在Mo上进行GaN的外延需要Sc,0.2,Al,0.8,N缓冲层。

Abstract

AlN/Mo/Sc,0.2,Al,0.8,N composite structure films were prepared on Si（100） substrate by pulsed DC magnetron sputtering， and the epitaxy of GaN films was grown by metal-organic chemical vapor deposition（MOCVD）. Atomic force microscopy， high-resolution X-ray diffraction， powder X-ray diffraction， scanning electron microscopy and Raman spectroscopy were used to study the effect of the thickness of the Mo layer on the crystal quality of the Sc,0.2,Al,0.8,N layer and the GaN epitaxial layer， and the importance of the Sc,0.2,Al,0.8,N layer for the GaN epitaxial layer grown on Mo was also studied. The results show that the thickness of the Mo layer is an important factor affecting the Sc,0.2,Al,0.8,N layer and the GaN epitaxial layer， and the Sc,0.2,Al,0.8,N layer is of great significance to the epitaxy of GaN on Mo. When the thickness of the Mo layer is 400 nm， the crystal quality of the GaN epitaxial layer is the best， the full width at half maximum of the X-ray diffraction on the GaN（002） surface is 0.51°， and the compressive stress calculated by Raman spectroscopy is 483.09 MPa.

关键词

GaN金属有机化学气相沉积（MOCVD）ScAlNX射线衍射

Keywords

GaNmetal-organic chemical vapor deposition（MOCVD）ScAlNX-ray diffraction（XRD）

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