不同厚度的低温AlN插入层对GaN上生长的AlxGa1-xN外延薄膜中的位错和应力的影响

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• 作者：尚林翟光美贾志刚梅伏洪许并社
• 会议时间：2015-07-18
• 关键词：半导体材料 ; 铝镓氮外延薄膜 ; 氮化铝插入层 ; 位错密度 ; 应力分析
• 作者单位：太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室,太原030024;山西省新材料工程技术研究中心,太原030024
• 母体文献：第十一次全国热处理大会论文集
• 会议名称：第十一次全国热处理大会
• 会议地点：太原
• 主办单位：中国机械工程学会热处理分会
• 语种：chi
• 分类号：TN3;TM2

摘要

研究了利用金属有机化学气象沉积法(MOCVD)在GaN/sapphire模板上生长具有不同厚度AlN插入层的AlxGa1-xN外延层.采用原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)对其表面形貌和内部显微结构进行了研究.研究结果发现,当没有插入层时,AlxGa1-xN外延薄膜的表面会出现裂纹,最大的粗糙度和刃型位错密度.当AlN插入层的厚度为20nm时,AlxGa1-xN外延层会得到最低的表面粗糙度和最低的刃型位错密度.而当插入层厚度增大到40nm时,AlxGa1-xN层的表面粗糙度和刃型位错密度又会有所增加.通过建立一个模型来说明不同厚度的AlN插入层对AlxGa1-xN外延层应力状态的改变.通过模型分析发现在AlN插入层厚度的从0nm到20nm的增加过程中,AlxGa1-xN外延层应力状态是张应力逐渐缓解的过程;而当厚度从20nm增加到40nm过程中,应力状态由张应力转变为压应力.应力态的变化决定了AlxGa1-xN外延层位错密度的变化,因此,在具有不同厚度AlN插入层的AlxGa1-xN外延层中形成了不同的刃型位错密度.