非极性GaN用r面蓝宝石衬底

采用温梯法生长了非极性GaN外延衬底r(012)面蓝宝石,使用化学机械抛光加工衬底表面,对衬底的结晶质量、光学性能和加工质量进行了研究.结果显示r面蓝宝石衬底基本性能参数如下:平均半峰宽值为19.4arcsec;位错密度为5.6×103cm-2,波长大于300nm时的平均透过率大于80%;光学均匀性Δn=6.6×10-5;平均表面粗糙度为0.49nm.结果表明,温梯法生长的r(012)面蓝宝石衬底结晶质量好、位错密度低、光学性能优良、加工的表面质量高,达到了GaN外延衬底的标准.

蓝宝石R面上ZnO薄膜的NH_3掺杂研究

以NH3为掺杂源,利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统在蓝宝石R面上生长出掺氮ZnO薄膜。通过XRD,SEM测量优化了其生长参数,在610℃和在80sccm的NH3流量下生长出了〈1120〉单一取向的ZnO薄膜。经Hall电阻率测量,得知该薄膜呈现弱p型或高电阻率,并对其光电子能谱进行了研究。

利用三路脉冲MOCVD技术抑制非极性a面AlGaN外延层缺陷

利用三路脉冲金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术,在半极性r面蓝宝石衬底上成功生长了非极性a面AlGaN外延层。使用高分辨率X射线衍射系统、扫描电子显微镜、原子力显微镜、光致发光测试系统对AlGaN外延层的结构、表面形貌和光学特性进行了测试和表征。结果表明,与常规三路脉冲MOCVD技术相比,利用新型三路脉冲MOCVD技术生长的非极性a面AlGaN外延层的均方根粗糙度降低了76.9%,且带边激子发光峰的半高宽降低了24.0%。因此,新型三路脉冲MOCVD技术能够有效地抑制生长非极性a面AlGaN外延层所使用的Al源(TMAl)和N源(NH3)前驱体之间的气相寄生反应产生的缺陷,从而显著改善非极性a面AlGaN外延层的表面形貌,同时提高外延层的光学性能和晶体质量。

非极性a面GaN材料外延的成核过程及选区生长分析

为解决以往侧向外延生长、侧壁横向外延生长等方法存在的缺陷问题,文章借鉴前人研究成果提出一种选用钛图形化r面蓝宝石衬底直接外延GaN的生长方法,先在衬底表面制备一层钛掩膜,再在孔洞内选择性外延GaN,由此改善GaN表面与晶体的质量,降低各向异性,并且成功制备出高质量、平整的a面GaN薄膜。通过观察SEM、RSMs与Raman测试结果可知,该方法能够有效减小合并厚度、降低工艺成本,具备良好适用价值。

非极性GaN薄膜及其衬底材料

本文分析了在不同衬底上生长无极性GaN薄膜的情况,这些衬底主要包括-γL iA lO2、r面蓝宝石等。通常在蓝宝石上制备的GaN外延膜是沿c轴生长的,而c轴是GaN的极性轴,导致GaN基器件有源层量子阱中出现很强的内建电场,发光效率会因此降低,发展非极性面外延,有望克服这一物理现象,使发光效率提高。