Si（111）衬底GaN外延生长研究

摘要

本文研究了高温AlN缓冲层厚度对 Si(111)衬底上GaN外延薄膜的表面形貌和晶体质量的影响，实验采用MOCVD方法在Si(111)衬底上外延生长A、B、C、D、E五个样品，其中高温AlN缓冲层的厚度依次是50、100、150、200、250nm，GaN外延层的厚度都是1μm。使用光学显微镜、AFM和XRD等仪器对样品进行测试分析，研究结果表明高温AlN缓冲层的厚度对GaN薄膜外延层的表面形貌、裂纹密度和晶体质量有直接影响。本研究得到的AlN缓冲层最佳厚度为150nm，该条件下GaN外延层表面最光亮，最大无裂纹面积为10mm×10mm，10μm×10μm 扫描范围内均方根粗糙度为1.66nm，GaN（0002）晶面的衍射峰半峰宽为697.1arcsec。进一步优化高温AlN缓冲层的生长条件对于降低外延层裂纹密度、提高GaN外延层的晶体质量、改善GaN外延层的表面形貌有重要意义。