氮化镓光辅助湿法刻蚀后的位错密度估算

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1、第22卷　第2期固体电子学研究与进展Vol.22,No.22002年5月RESEARCH&PROGRESSOFSSEMay,2002X氮化镓光辅助湿法刻蚀后的位错密度估算赵智彪　李　伟　祝向荣　齐　鸣　李爱珍(中国科学院上海微系统与信息技术研究所,信息功能材料国家重点实验室,200050)20010915收稿,20020118收改稿摘要:发展了一种显示与估算氮化镓(GaN)位错密度的光辅助湿法刻蚀与原子力显微镜相结合的方法。所用GaN采用射频等离子体辅助的分子束外延技术(RF2plasmaMBE)生长,腐蚀液为KOH水溶液。结果发现,使用5.0

2、M的KOH溶液刻蚀5分钟的GaN,其AFM图谱上出现了非常明显的“小坑”,且“小坑密度”的量级与GaN样品的位错密度量级相当。采用X2ray衍射的二维三轴图谱(TDTAM)研究GaN的马塞克柱状生长与缺陷,并延用文献报道的方法估算其位错密度,所得位错密度的结果与“小坑密度”一致。验证了“小坑”即为被刻蚀了的GaN位错。这样,对RF2plasmaMBE生长的GaN样品的位错密度估算,就多了一个有更广适用范围的测量方法。关键词:氮化镓;分子束外延;原子力显微镜;湿法刻蚀;X射线衍射分析中图分类号:TN304.054　　文献标识码:A　　文章编号:1

3、00023819(2002)022195204AFMMeasurementandDislocationDensityEstimationofGaNEtchedbyPhoto-assistedKOHSolutionZHAOZhibiaoLIWeiZHUXiangrongQIMingLIAizhen(ShanghaiInstituteofMicrosystemandInformationTechnologyChineseAcademyofSciences,StateKeyLaboratoryofFunctionalMaterialsforInfor

4、matics,200050,CHN)Abstract:Inthispaper,anewmethodofdislocationdensityestimationofGaNbyusingwetetchingandAFMmeasurementwasreported.Usingphoto2assistedKOHsolution,theGaNgrownbyRF2plasmaMBEwasetchedandthe“pits”wereobservedinAFMimages.Theobserved“pits”densityseemstobeapproximate

5、dtothedislocationdensityofGaN.FromcomparingthedefectsintheTwo2Dimensional2Three2Axes2Mapping(TDTAM)ofX2raydiffractionmeasurementtotheGaNdislocationdensitybyusingconventionalmethod,thesameresultswereobtained.ThisconfirmedthattheGaNdislocationdensitycouldbeestimatedbythe“pits”

6、density.Therefore,aconvenientmethodtoestimatethedislocationdensityofGaNgrownbyRF2plasmaMBEwasestablished.Keywords:galliumnitride;molecularbeamepitaxy;atomforcemicroscope;wetetching;X-raydiffractionPACC:6855XE2mail:mqi@mail.sim.ac.cn国家863(编号715201120032)和上海市科技发展基金项目(97JC14019

7、)的资金支持项目©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.196固　体　电　子　学　研　究　与　进　展22卷　源,最大输出功率61mW,光斑直径1.66mm。使1　引　　言用KOH溶液的浓度范围为0.1M～10.0M,在Cd2He激光器照射下,刻蚀1～30分钟。图1给出在对氮化镓晶体质量表征的技术中,使用X2光辅助湿法刻蚀的装置示意图。ray衍射分析晶格性质、使用原子力显微镜考察表面形貌等性质,都是常用的测量分析手段。但对氮化镓位错密度特性的表征却缺乏有力的测量

8、手段。尽管X射线衍射(XRD)的TDTAM测量可以对晶体位错密度进行估算,但只有晶体质量达到一定要求的样品才能得到可用于估算位错密度的TDTAM图谱,