【摘 要】
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近年来,氮化铝(AlN)及其合金受到广泛的关注.它们在很多领域,如日盲紫外光电探测器,紫外发光管器件,高功率、高频电子器件上具有重要应用价值.对于基于AlGaN量子阱的器件,尤其是高Al组分的AlGaN合金器件,晶格匹配度最好的衬底是AlN衬底.有些器件需要背面出光,所以衬底的透明性也是需要考虑的因素.此外,AlN的热导率比蓝宝石等衬底高很多,有利于器件的散热.制备本征Ⅲ族氮化物单晶面临着巨大的困
【机 构】
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中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所;苏州纳维科技有限公
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近年来,氮化铝(AlN)及其合金受到广泛的关注.它们在很多领域,如日盲紫外光电探测器,紫外发光管器件,高功率、高频电子器件上具有重要应用价值.对于基于AlGaN量子阱的器件,尤其是高Al组分的AlGaN合金器件,晶格匹配度最好的衬底是AlN衬底.有些器件需要背面出光,所以衬底的透明性也是需要考虑的因素.此外,AlN的热导率比蓝宝石等衬底高很多,有利于器件的散热.制备本征Ⅲ族氮化物单晶面临着巨大的困难.传统的大尺寸单晶生长方法,如熔体生长法,不能制备出AlN单晶.尽管如此,有研究者不懈的努力, AlN衬底还是逐渐的实现可用.制备这些氮化物体单晶的方法包括物理气相输运(physical vapor transport (PVT)),氨热法(ammonothermal method)和氢化物气相外延(hydride vapor phase epitaxy (HVPE)).HVPE的优点在于可以生长大尺寸半单晶,杂质和点缺陷较少(透明性好),缺点在于需要异质外延,应力控制及缺陷控制很困难.由于缺少合适的掩模,及AlN较低的侧向生长速率,使得传统的侧向外延技术不能直接应用到AlN的外延生长上来.这对AlN的应力及缺陷的控制是一个很大的挑战.本工作报道在图形衬底上生长AlN厚膜的研究进展,对比了村底有无图形对于AlN薄膜应力的的裂纹的及晶体质量影响.图1是采用了图形衬底生长的AlN厚膜,厚度8.1um,靠近表面合并的连续膜厚度2um.表面未见裂纹.XRD (002)面和(102)面摇摆曲线半峰宽分别488 arcsec和817arcsec.图2是采用普通蓝宝石衬底生长的AlN厚膜,生长参数与图1样品完全一致,厚度7.5 um.XRD(002)面和(102)面摇摆曲线半峰宽分别556 arcsec和1443arcsec.表面有裂纹.实际上,不用图形衬底,在蓝宝石上直接生长,AlN薄膜厚度达到1 um左右就会产生裂纹,小于图形衬底生长AlN合并后的连续膜厚度.实验结果表面,图形衬底有利于AlN厚膜的应力控制与晶体质量提高.
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