高温热处理a面AlN表面形貌演变机理

摘要

非极性a面AlN(a-AlN)能够从根本上解决极性AlN引起的量子限制斯塔克效应问题,是提升AlGaN发光器件效率的有效途径。但是,非极性AlN生长面临更大的挑战,目前难以实现低缺陷密度、高平整表面的非极性a-AlN。高温热处理是一种提高AlN质量的有效方法,但在热处理过程中,非极性a-AlN的表面形貌演变的物理机理尚不明确,直接影响了a-AlN表面改善与质量提升。本研究通过对a-AlN薄膜在不同条件下进行高温热处理,对样品的表面形貌演变过程进行了表征与分析,并结合第一性原理计算,揭示了高温热处理对非极性a-AlN表面的影响及其物理机理。结果表明,在高温热处理过程中Al、N原子更趋向于从a面与m面分解,而在c面吸附,使得a-AlN样品表面在高温热处理过程中出现了沿c轴方向的高取向性条纹原子台阶形貌,进而提高a-AlN材料质量。本研究为实现高质量非极性a-AlN材料及紫外发光器件提供了重要基础。