氮化铝单晶薄膜的ecr—pemocvd低温生长研究

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1、第@"卷第@期"%%#年@月物理学报/P38@"，6P8@，-5Q，"%%#!%%%1#"’%E"%%#E@（"%@）E!"&%1%@2)72,9NIO)2IO6O)2""%%#)RJS8,RQF8IPT8"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""氮化铝单晶薄膜的!"#$%!&’"()低温生长研究!!）"）!）"）!）"）#）秦福文顾彪徐茵杨大智!（）大连理工大学三束材料表面改性国家重点实验室，大连!!$%"&）"（）大连理工大学电气工程与应用电子技术系，大连!!$%"&）#（）大连理工大

2、学材料科学与工程系，大连!!$%"&）（"%%"年$月!#日收到；"%%"年’月’日收到修改稿）采用电子回旋共振等离子体增强金属有机物化学气相沉积（()*+,(-.)/0）技术，在!轴取向的蓝宝石即!123".（#%%%!）衬底上，以氮化镓（456）缓冲层和外延层作为初始层，分别以高纯氮气（6"）和三甲基铝（7-23）为氮源和铝源低温生长氮化铝（236）薄膜8并利用反射高能电子衍射（*9((0）、原子力显微镜（2:-）和;射线衍射（<*0）等测量结果，研究了氢等离子体清洗、氮化和456初始层对六方236外延层质量的影响，从而获得解理性与!123".#衬底一致的六方相236

3、单晶薄膜，其<*0半高宽为!"弧分8关键词：236，氢等离子体清洗，氮化，456%*""：=#$%(，=#&%>，$?@@如何对!123".#衬底进行清洗、氮化以及生长缓冲!A引言层都将直接影响到后续外延层的晶体质量8本文采用()*1,(-.)/0生长技术，以456缓236和456一样，都是宽带隙的!族氮化物半冲层和外延层作为初始层，在!123".（#%%%!）衬底上导体材料，它们的带隙能量分别为$A"B/和#A#’B/，实现了236单晶薄膜的低温生长，并结合*9((0，目前是制备蓝光到紫外光波段的发光二极管2:-和<*0测量结果，讨论了衬底的清洗、氮化及（>(0）、激光

4、二极管（>0）等光电器件的首选材456初始层的生长效果及其对236外延层质量的［!，"］料8同时由于它们具有电子漂移饱和速度高、介影响8电常数小、导热性能好、化学和热稳定性好等特点，也非常适合于制作高温、高频及大功率电子器"A236薄膜的低温生长实验［#，&］件8此外，236还具有优良的压电特性和声表面波特性，其沿!轴的声表面波传播速度高达$A%—实验是在配有*9((0原位监测设备的()*1$A"CDEF，是制备49G级表面波器件的理想压电材,(-.)/0装置上进行的8该装置采用的电子回旋共［@，$］料8振（()*）等离子体源能产生具有高能电子（@—然而，上述应用都离不开

5、高质量236薄膜的制"%B/）、低能离子（M"B/）的大面积均匀非磁化等离备8目前制备236薄膜的方法主要有脉冲激光沉积子体，特别适合于半导体薄膜的低温生长［!"］8由于［@］［$］（,>0）、射频反应溅射、电子回旋共振等离子体采用了上述技术，就可以采用高纯氮气（6）和高纯"［=，?］增强分子束外延（()*1,(-H(）、金属有机物化氢气（9）的等离子体作为氮源和氢源8而三甲基铝"［’，!%］学气相沉积（-.)/0）等方法8由于大面积的（7-23）和三乙基镓（7(45）则分别作为铝源和镓源，［’—!!］236衬底太贵，236薄膜一般是在!123".#、硅由于7-23和7(

6、45的裂解温度比较低，所以用不着［@，=］［!%］［?］（IJ）、碳化硅（IJ)）、氧化镁（-K.）等异质衬像氮6和9那样直接参与放电室中的气体放电，""底上生长出来的，其中!123".#是最常用的衬底，而而是在放电室的下游用送气环把它们直接输送到衬［!%］236与!123".#的晶格失配度达!#L左右8因此底表面8!国家自然科学基金（批准号：$’’=$%%?）资助的课题8.期秦福文等：氮化铝单晶薄膜的BIA!2B>%IJC低温生长研究($6(在外延生长之前，对已作常规化学清洗的!!去除表面杂质和损伤层的同时，使衬底表面也变得"#$%（&’’’(）衬底进行原位的氢等离子体

7、清洗)清洗平整)实验证明这种方法是非常有效的)图(（3）和时间为$’*+,到&’*+,，输入的微波功率约为-.’/，（E）分别是!!"#$%&衬底清洗前和清洗后的A7BBC1(放电气压约为.0(’23，清洗温度为4.’5)然后图像，高能电子束在衬底表面的掠入射方向分别为降温到6.’5开使氮化（把7$放电切换成8$放［(($’］和［((’’］方向)其中图(（E）是!!"#$%&衬底电），时间约为$*+,)氮化之后升温到..’5左右生在7$;8$混合气体等离子体中清洗$’*+,后的长$’,*厚的938缓冲层，接着再升温至4’’5生