高Al组分AlGaN材料优化生长与组分研究-论文.pdf

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1、电子·激光第23卷第9期2012年9月JournalofOptoelectronics·LaserVo1．23No．9September2012高组分AIGaN材料优化生长与组分研究冯雷，韩军，邢艳辉，邓旭光，汪加兴，范亚明，张宝顺。(1．北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京100124；2．中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，江苏苏州215123)摘要：研究了金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)系统外延高Al组分较厚A1GaN薄膜材料的生长技术。实验发现，A1GaN／GaN结构中的A1GaN

2、材料的相分离现象可能是由于过低的生长V／Ill以及材料所受的张应力状态所致，而V／III过高时则会出现A1源的并人效率饱和。采用A1N过渡层技术，外延生长了表面无裂纹的45AI组分较厚(1O0～200nm)A1GaN薄膜材料。所得材料的Al组分与气相Al组分相同，(0002)面x射线衍射(XRD)双晶摇摆曲线半高宽(FWHM)为376arcsec，并发现A1N过渡层的质量影响着其上AIGaN材料的A1组分与晶体质量。实验观察到A1GaN材料的表面形貌随着样品中A1组分的增加从微坑主导模式逐步转变为微裂

3、主导模式，采用AlN过渡层可延缓这一转变。关键词：A1GaN；金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)；相分离；表面形貌；Al组分中图分类号：TN304．2文献标识码：A文章编号：1005—0086(2012)09—1754—06OptimizedgrowthandcompositioninvestigationofAIGaNmateri-als、)’，ithhigllAlcompositionFENGLei，HANJun1，XINGYan-hui，DENGXu-guang，WANGJia-xing，

4、FANYa-ming2，ZHANGBao-shun2(1_CollegeofElectronicInformationandControlEngineering，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124。China；2．SuzhouInstituteofNano-TechandNano-Bionics，ChineseAcademyofSciences，Suzhou215123，China)A~tract：ThegrowthtechnologyofAlGaN

5、filmwithhighA1compositionandlargethicknessisinvesti—gated．ThephaseseparationofA1GaNinA1GaN／GaNstructuremaybeduetothetoolowgrowthofV／IIandthetensilestress．Meanwhile，withultra-highV／III，theA1incorporationratecanbesaturated．ByadoptingA1Ninterlayer，no-crack

6、andthickAIGaNmaterialswith45A1compositionaregrown．TheA1compositionofthissampleisthesameasthatingasphaseandthewidthofhalfheightoftherockingcurveof(0002)planeis376”．ItisfOundthatA1compositionandcrystalqualityoftheA1GaNfilmareinfluencedbythequalityofAlNint

7、erlayer．ItisalsoseenthatastheA1compositionincreases．themot—phologyofA1GaNmaterialschangesfrommicropitmodetomicrocrackmode，whichcanberetardedbytheAlNinterlayer．Keywords：A1GaN；metal-organicchemicalvapordeposition；phaseseparation；surfacemorphology；A1compos

8、ition关注。随着GaN系材料外延生长设备、生长技术1引言以及工艺水平的发展与提高，多种基于A1GaInNⅢ族氮化物材料因其为宽禁带直接带隙半导材料体系的器件，如蓝光发光二极管(LED)、激光体，具有很高的电子饱和速率以及热导率，而受人器(LD)以及高电子迁移率晶体管(HEMT)已经*E-mail：ha~un@bjut．edu．cn收稿日期：2012—02—09修订日期：2012—05—30基金项目：国家自然科学基金(61006084)和北京市自然科学