AlGaN插入层对6H-SiC上金属有机物气相外延生长的GaN薄膜残余应力及表面形貌的影响

研究了具有不同台阶数目的AlGaN插入层对在6H-SiC衬底上利用金属有机物气相外延(MOVPE)生长的GaN体材料残余应力和表面形貌的影响.高分辨率X射线衍射测试表明样品的c轴晶格常数随台阶数目的增多而增大;低温光荧光谱中GaN发光峰也随着台阶数目增多而发生蓝移,这些变化都反映出GaN中残余张应力的减小.此外,原子力显微镜测试表明样品表面起伏和粗糙度也都随着插入层的引入和台阶数目的增多得到了明显的改善.

6英寸硅基GaN HEMT外延材料的制备

采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）方法,在6英寸（1英寸=2.54 cm）Si（111）衬底上,使用多层不同Al摩尔组分的AlGaN插入层技术,成功生长出厚度为2.9μm无裂纹（扣除边缘2 mm）的GaN外延层,解决了大尺寸外延片的翘曲度问题,并在此基础上生长了全结构的高电子迁移率晶体管（HEMT）外延片。采用X射线双晶衍射对外延材料结构进行了表征。Hall测试结果表明,HEMT外延材料的迁移率为2 080 cm^2/（V·s）,方块电阻为279.8Ω/,电荷面密度为1.07×10^（13）cm^（-2）。采用喇曼光谱仪对GaN的应力进行了表征,GaN的喇曼E2（h）峰位于567.02 cm^（-1）,表面受到的张应力为0.170 6 GPa,由于GaN外延层受到的张应力很小,说明插入多层AlGaN后应力已经释放。汞探针C-V测试二维电子气浓度较Hall测试结果偏低,可能是在C-V测试时肖特基势垒接触会降低载流子浓度。