偏晶向SiC籽晶上生长的AlN单晶

采用物理气相传输法在自制[0001]偏8°晶向6H-SiC衬底上制备了直径42 mm、厚度320μm的连续AlN单晶层,c轴方向生长速率为32μm/h。AlN单晶层具有明显鱼鳞状宏台阶流生长表面特征。裂纹完全单向平行分布,且与台阶走向一致,其成因与台阶对热应力的吸收作用有关。未发现明显的穿线缺陷。发现AlN-SiC界面存在双角锥空腔,其起因是生长初期界面处未被AlN完全密实覆盖的微小区域,在生长过程中因内部温差不断发生的升华和凝华的自我调制过程。喇曼光谱和X射线衍射测试显示该层结晶性较好,(0002)面X射线摇摆曲线半高宽为76 arcsec,喇曼光谱E1(TO)模的半高宽为7.5 cm-1。

SiC籽晶上生长AlN单晶的杂质组成及处理

采用物理气相传输法在SiC异质籽晶上制备了AlN单晶。通过Raman光谱仪、X射线衍射仪、二次离子质谱仪和X射线光电子能谱研究了AlN单晶的结晶质量和杂质成分,针对不同的杂质成分提出了相应的处理方式。结果表明:C、O为AlN单晶中的主要杂质元素,其中C元素为非故意掺杂,与AlN单晶的生长环境密切相关,随着生长晶体厚度的增加,C杂质元素的含量逐渐降低。而O元素除了源粉和生长系统中吸附氧外,还与抛光过程中形成的氧化物层有关;经腐蚀和退火处理,AlN表面氧化物的含量大幅降低,N/Al摩尔比接近1;经杂质处理后的AlN单晶片可作为同质生长的籽晶。

物理气相传输法制备大面积AlN单晶

以自制[0001]正晶向SiC衬底为籽晶,采用物理气相传输法制备了直径42 mm、厚度700μm的AlN单晶层。介绍了晶体生长系统和生长工艺条件;分析了样品的相组成和形貌。结果表明:样品中SiC–AlN界面明晰,AlN单晶层透明、形貌平整,具有微台阶表面特征。Raman光谱和X射线衍射测试显示该层结晶性好,无杂质相,为典型的2H单晶晶型,生长面为标准的c面正晶向。