带有AlN插入层的GaN薄膜的结构及应变研究

摘要

利用金属有机化学汽相沉积(MOCVD)法在硅衬底上生长具有AlN插入层的GaN外延膜,采用高分辨X射线衍射(HRXRD)和卢瑟福背散射/沟道(RBS/Channeling)技术研究分析其结构和应变性质.从RBS＜0001＞沟道谱可知,该外延膜具有良好的结晶品质,χmin=2.5%.利用不同方位角上XRD摇摆曲线测量,可得出GaN(0001)面与Si(111)面之间的夹角β=1.379°.通过对GaN(0002)和GaN(1015)衍射面的θ-2θ扫描,可以得出GaN外延膜在垂直方向和水平方向的平均弹性应变分别为-0.10%±0.02%和0.69%±0.09%.通过对{1010}面内非对称＜1213＞轴RBS角扫描可得出由弹性应变引起的四方畸变eT在近表面处为0.35%±0.02%.外延膜弹性性质表明GaN膜在水平方向具有张应力(e//＞0)、在垂直方向具有压应力(e⊥＜0),印证了XRD的结果.四方畸变是深度敏感的,通过对不同深度的四方畸变计算可知,AlN插入层下面的GaN外延膜弹性应变释放速度比AlN层上面的GaN层弹性应变释放快,说明AlN层的插入缓解了应变释放速度.