Si襯底GaN外延層的MOCVD生長研究.pdf

1、由于GaN缺少同質外延材料，一般都用異質外延生長方法，商用的GaN一般都以藍寶石為生長襯底，而Si襯底具有藍寶石襯底無可比擬的有點，Si襯底具有大尺寸，成本低、熱導率高，可以與Si基微電子器件集成等優(yōu)勢，成為GaN外延生長最理想的襯底材料[1]。然而，在藍寶石襯底生長的GaN技術較為成熟，已經(jīng)達到較高的水平，而Si襯底GaN存在很多技術困難，如GaN和Si反應生成的合金腐蝕襯底和外延層，大的晶格失配和熱失配引起的缺陷位錯，龜裂等問題。本

2、文將系統(tǒng)研討Si襯底生長GaN的MOCVD工藝，主要內(nèi)容如下：
　　(1).脈沖法生長高溫AlN，為后續(xù)緩沖層得到最佳的生長質量。
　　(2).高溫AlN緩沖層生長溫度對GaN外延的影響，我們得出高溫AlN的最佳溫度窗口為1060℃-1080℃，在此溫度下的高溫AlN緩沖層上生長的GaN具有最佳的質量。
　　(3).高溫AlN緩沖層的生長厚度的優(yōu)化，AlN緩沖層具有阻值位錯的延伸，還可以對后續(xù)生長的GaN施加一定的壓應

3、力，具有減少或消除裂紋的作用，我們得出在緩沖層在160nm厚度時具有最佳的結晶質量。
　　(4).采用雙緩沖層HT-AlN/LT-AlN/HT-AlN,我們得出低溫插入層對減少或消除裂紋有著重要的作用，但對結晶質量有著負面影響。
　　(5).在雙緩沖層HT-AlN/LT-AlN/HT-AlN的基礎上生長漸變組分 AlxGa1-xN的插入層，可以提高GaN晶體的結晶質量，尤其對GaN外延層的形貌有著重要作用，是在本研究中的很關