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

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