外延在蓝宝石衬底上的非掺杂GaN研究

采用改变生长条件的方法制备GaN薄膜,在(0001)面蓝宝石衬底上利用金属有机物化学气相沉积技术制备了不同样品,并借助X射线双晶衍射仪(XRD)、PL谱测试仪和光学显微镜对材料进行了分析。XRD(0002)面和(1012)面测试均表明TMGa流量为70 cm3/min时样品位错密度最低。利用该TMGa流量进一步制备了改变生长温度的样品。XRD和PL谱测试结果表明,提高生长温度有利于提高GaN样品的晶体质量和光学性能。最后,利用光学显微镜对样品的表面形貌进行了分析。

低源流量Delta掺杂p型GaN外延薄膜的研究

利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上制备了GaN∶Mg薄膜。首先,对Delta掺杂p型GaN的掺杂源流量进行优化研究,研究发现在较低46cm^3/min的CP_2Mg源流量下,晶体质量和导电性能都有所改善,获得了较高空穴浓度,为8.73×10^(17) cm^(-3),(002)和(102)面FWHM分别为245和316arcsec。随后,采用XRD、Hall测试、PL以及AFM研究了在生长过程中加入生长停顿对Delta掺杂p型GaN材料特性的影响,发现加入生长停顿后,样品电学特性、光学特性和晶体质量并未得到改善,反而下降。

AlN隔离层对MOCVD制备的AlGaN/AlN/GaNHEMT材料电学性质的影响

采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法制备了不同AlN隔离层厚度的AlGaN/AlN/GaN结构的高电子迁移率晶体管(HEMT)材料。研究了AlN隔离层对HEMT材料电学特性的影响。AlN隔离层厚度约为1.5nm的HEMT材料,二维电子气浓度和迁移率分别达到1.2×1013 cm-2和1680cm2/Vs、方块电阻低至310Ω,体现了HEMT材料良好的电学性能。原子力显微镜和高分辨X射线衍射测试结果显示HEMT材料具有较好的表面形貌和异质结界面,较好的异质结界面也有利于增强HEMT材料的二维电子气浓度和迁移率。

AlN成核层厚度对Si上外延GaN的影响

采用低温AlN成核层,在Si(111)衬底上,用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法生长了GaN薄膜。采用高分辨X射线衍射(XRD)、椭圆偏振光谱仪和原子力显微镜(AFM)研究了AlN成核层的厚度对GaN外延层的影响。对AlN的测试表明,AlN的表面粗糙度(RMS)随着厚度增加而变大。对GaN的测试表明,所有GaN样品在垂直方向处于压应变状态,并且随AlN厚度增加而略有减弱。GaN的(0002)_ω扫描的峰值半宽(FWHM)随着AlN成核层厚度增加而略有升高,GaN(10-12)_ω扫描的FWHM随着厚度增加而有所下降。(10-12)_ω扫描的FWHM与GaN的刃型穿透位错密度相关,A1N成核层的厚度较大时会降低刃型穿透位错密度,并减弱c轴方向的压应变状态。

GaN薄膜电子声成像和电子背散射衍射研究

采用扫描电声显微镜(SEAM)和电子背散射衍射(EBSD)对异质外延在Al2O3衬底上GaN界面区域成像测试分析。异质外延失配应力导致在Al2O3和GaN界面附近的微区晶格畸变在SEAM的声成像中可以清楚看到,而且受应力影响集中区域的微区衬度差异明显。利用EBSD色带图及质量参数分析了失配应力变化,晶格应变和弹性形变在200nm内可以得到释放。