硅上大失配应力诱导的外延方法生长高质量的AlGaN/GaN异质结构

摘要

硅衬底上AlGaN/GaN异质结构因其优良的物理性能在功率电子器件领域有着广阔的应用前景.然而,由于硅衬底与外延层之间存在较大的晶格失配和热失配,GaN中位错密度较高,而且表面容易龟裂.虽然许多方法诸如低温AlN插入层、超晶格等被用来解决上述问题,GaN的晶体质量仍然有待提高.本文中提出了一种大失配诱导应力控制的生长方法.其利用预先提供的大晶格失配应力导致位错转弯的机制来过滤位错,这样较高质量的GaN就会保留更多的压应力来补偿降温过程中的热失配.利用这种方法生长出了厚度为3μm的高质量无龟裂的GaN外延膜.(002)和(102)面的摇摆曲线半高宽分别为389arcsec和527arcse.在此基础上,生长的异质结构迁移率高达2040cm-2/vs.方块电阻的大小范围为334±3.6Ω/(□),其均匀性控制在1％.