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本文主要研究采用高温AlN缓冲层外延生长GaN/Si(111)材料的工艺技术。利用高分辨X射线双晶衍射(HRXRD)分析研究了GaN/Si(111)样品外延层的应变状态和晶体质量,通过原子力显微镜(AFM)分析研究了不同厚度的高温AlN缓冲层对GaN外延层的表面形貌的影响。实验结果表明,AlN缓冲层生长前预通TMAl的时间、AlN缓冲层的厚度对GaN外延层的应变状态、外延层的晶体质量以及表面形貌都有显著影响。得到最优的预铺Al时间为10s,AlN缓冲层的厚度为40nm。在此条件下外延生长的GaN样品(厚度约为1μ m)表面形貌较好,XRD双晶摇摆曲线半高宽(FWHM)(0002)和(10-12)面分别为452arcsec和722arcsec。在预铺Al层和AlN缓冲层最优的条件下,通过对材料外延过程中位错形成机理的分析,分别对GaN的成核层和合并层的生长速率进行了优化研究,使GaN外延层的晶体质量有了大幅度的提高,为后期外延器件结构起到指导性作用。