蓝宝石衬底上原子级光滑aln外延层的mocvd生长 epitaxial growth of atomically flat aln layers on sapphire substrate by metal organic chemical vapor deposition.pdfVIP

第28卷第10期 半导体学报 V01．28No．10 SEMICONDUCTORS 2007年10月 CHINESEJOURNALOF Oct，2007 蓝宝石衬底上原子级光滑AIN外延层的 MOCVD生长 赵红1’’邹泽亚1’2赵文伯1刘挺1杨晓波1廖秀荚1王振1周 勇1刘万清1 (1中国电子科技集团第四十四研究所．重庆400060) (2电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，成都610054) 法在蓝宝石衬底上生长出了表面原子级光滑的AIN外延层．原子力显微镜测试表明其平均粗糙度为0．44nm，x射 阻原子级光希的／kiN为模板生长出了高质量的高Al组分的n型A1GaN，证实了A1N模板具有较好的质量． 美键词：MOCVD}AIN)极性；原子级光措 PACC：6150C；6855 055 中圈分娄号：TN304 文献标识码：A 文章编号：0253·4177(2007)10-1％8-06 核层．可以在蓝宝石衬底上生长出晶体质量较好的 引言 AlGaN外延层，但要生长出表面形貌很好的高Al 组分AIGaN外延层却是非常困难的事情．作者曾 目前，国内外以蓝宝石／GaN为基底的氮化物 经采用低温AIN成核层，用M0cvD法直接在蓝 外延生长技术已经非常成熟，并且已经实现了GaN 宝石衬底上生长出了厚度大于1“m．组分丈于0．6， 基蓝绿光电子器件(LED，LD)的商品化．但在紫外 表面光亮的AIGaN外延层，但是晶体质量较差． (特别是深紫外)GaN基光电子器件的研发过程中 生长高Al组分AIGaN外延层，最理想的衬底 遇到了极大的困难，这主要体现为高质量、高Al组 分AlGaN外延层的生长和掺杂问题．本文在此不是透明的．并且与氮化物系列材料可以形成较好的 讨论掺杂问题． 晶格匹配，AIN还具有较好的热导性(热导率3w／ 在GaN模板上生长高Al组分A1GaN外延层 em·K)，有利于提高器件的大功率性能．除此之外， 的问题是大量裂纹的产生，这是因为A1GaN和由于在所有已知的声表面波材料中具有最大的声速 GaN由于晶格失配形成的张应变所致．Amano等 人“o采用低温中间层(interlayer)的方法，在GaN想的射频声表面波材料[8]．但是，目前国内外A1N 模板上用MOCVD法生长出了厚而无裂纹的高Al 单晶衬底的制备技术还不成熟，价格昂贵，而且供货 组分A1GaN外延层，基本解决了GaN模板上A1．困难(特别是大尺寸衬底)．蓝宝石衬底技术成熟，价 GaN外延层的裂纹问题．但是，GaN模板对深紫外格便宜，从深紫外到可见光都有很高的透过率．在蓝 光电子器件是有害的，因为从发光器件的角度来说， 宝石衬底上生长高质量的AIN外延层模板作为 GaN材料对紫外光的强烈吸收导致低发光效率；从 A1N衬底的替代，是一种现实而经济实用的方案， 探测器的角度来说．特别是背照射的日盲型紫外探 在紫外光电子领域(LED和PD)有重要的应用价 测器，根本就无法采用蓝宝石／GaN模板来生长，因 为几乎所有的入射光都会被GaN层吸收而无法进 气相外延)的方法成功地在蓝宝石村底上生长了高 入有源区产生光电流． 质量的AlN模板，但这种模板尚未商品化，价格也不 于是，屏弃GaN模板，直接在对深紫外光有良 得而知．而且，由于GaN基