AIN缓冲层厚度对脉冲激光沉积技术生长的GaN薄膜性能的影响.pdf

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1、SEMICONDUCT0ROPToELECTRONICSVo1．35NO．1Feb．2014AIN缓冲层厚度对脉冲激光沉积技术生长的GaN薄膜性能的影响刘作莲，王文棵，杨为家，李国强(华南理工大学材料科学与工程学院发光材料与器件国家重点实验室，广州510640)摘要：在蓝宝石(A1O。)衬底上应用脉冲激光沉积技术(PLD)生长不同厚度的A1N缓冲层后进行GaN薄膜外延生长。采用高分辨x射线衍射仪(HRxRD)和扫描电子显微镜(SEM)对外延生长所得GaN薄膜的晶体质量和表面形貌进行了表征。测试结果表明：相比直接在AlzO。衬底上生长的GaN薄膜，通过生长AlN缓

2、冲层的GaN薄膜虽然晶体质量较差，但表面较平整；而且随着AlN缓冲层厚度的增加，GaN薄膜的晶体质量和表面平整度均逐渐提高。可见，A1N缓冲层厚度对在AlO。衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响。关键词：GaN薄膜；A1N缓冲层；脉冲激光沉积；高分辨x射线衍射仪；扫描电子显微镜中图分类号：TN304．055文献标识码：A文章编号：1001—5868(2014)01—0046—04InfluenceofAINBufferLayerThicknessonthePropertiesofGaNFilmsGrownbyPulsedLaserDepos

3、itionLIUZuolian，WANGWenliang，YANGWeijia，LIGuoqiang(StateKeyLab．LuminescentMaterialsandDevices，SchoolofMaterialsScienceandEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，CHN)Abstract：A1Nbufferlayerswithvariousthicknessesweregrownonsapphiresubstratesbypulsedlaserdeposition

4、(PLD)，andthenGaNfilmswereepitaxiallygrown．Thecrystallinequalityandsurfacemorphologyoftheas——grownGaNfilmswerecharacterizedbyhigh_’revolutionX—raydiffraction(HRXRD)andscanningelectronmicroscopy(SEM)，respectively．ItisfoundthatGaNfilmsgrownwithAINbufferlayershowapoorercrystallinequality

5、butbettersurfacemorphologycomparedwithGaNfilmswithoutA1Nbufferlayer．Furthermore，whentheA1Nbufferlayerthicknessincreases，boththecrystallinequalityandthesurfacemorphologyofGaNfilmsareimproveddramatically．Inthisregards，thethicknessofA1Nbufferlayerplaysanimportantroleinachievinghighcryst

6、allinequalityandexcellentsurfacemorphologyofGaNfilms．Keywords：GaNfilms；A1Nbufferlayer；PLD；HRXRD；SEM0引言体材料是继Si和GaAs之后发展起来的第三代半导体材料。]。通过调整材料中Ⅲ一V族氮化物的成以GaN为代表的Ⅲ一V族氮化物等宽禁带半导分比例，其禁带宽度可覆盖从红外光到紫外光的所有波长范围，是迄今为止制造高效发光二极管收稿日期：2013—08—16．(LED)最为理想的材料[4]。目前，制备GaN薄膜常基金项目：国家自然科学基金项目(51002052)；广东省重

7、大科技专项基金项目(2011A080801018)；广东省LED战略专用方法有金属有机化学气相沉积(MOCVD)l_5j、分项资金项目(2011AO813OlOlO和2011A081301012)．·46·《半导体光电)2014年2月第35卷第1期刘作莲等：A1N缓冲层厚度对脉冲激光沉积技术生长的GaN薄膜性能的影响子束外延(MBE)[6]、氢化物气相外延(HVPE)L7等以固体A1N(纯度99．99)和液体Ga为靶材(纯度技术，但都存在不足，MOCVD生长温度高，MBE生均为99．99999)，N(纯度99．99999)作为载气长速度慢，HVPE生长速率难控制

8、。相比而言，脉被通人生长