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5.0M的KOH溶液刻蚀

2、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:100023819(2002)0221

3、95204AFMMeasurementandDislocationDensityEstimationofGaNEtchedbyPhoto-assistedKOHSolutionZHAOZhibiaoLIWeiZHUXiangrongQIMingLIAizhen(ShanghaiInstituteofMicrosystemandInformationTechnologyChineseAcademyofSciences,StateKeyLaboratoryofFunctionalMaterialsforInformatics,200050,CHN)Abstract:

4、Inthispaper,anewmethodofdislocationdensityestimationofGaNbyusingwetetchingandAFMmeasurementwasreported.Usingphoto2assistedKOHsolution,theGaNgrownbyRF2plasmaMBEwasetchedandthe“pits”wereobservedinAFMimages.Theobserved“pits”densityseemstobeapproximatedtothedislocationdensityofGaN.Fromco

5、mparingthedefectsintheTwo2Dimensional2Three2Axes2Mapping(TDTAM)ofX2raydiffractionmeasurementtotheGaNdislocationdensitybyusingconventionalmethod,thesameresultswereobtained.ThisconfirmedthattheGaNdislocationdensitycouldbeestimatedbythe“pits”density.Therefore,aconvenientmethodtoestimate

6、thedislocationdensityofGaNgrownbyRF2plasmaMBEwasestablished.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)的资金支持项目©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.A

7、llrightsreserved.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

8、错密度的TDTAM图谱,