【摘 要】
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该论文工作以减少GaN/AlO外延薄膜的位错密度为目标,用MOCVD侧向外延生长GaN外延薄膜,并运用多种手段对侧向外延GaN薄膜进行了系统研究.(1)用MOCVD方法生长GaN/AlO初始层,利
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该论文工作以减少GaN/Al<,2>O<,3>外延薄膜的位错密度为目标,用MOCVD侧向外延生长GaN外延薄膜,并运用多种手段对侧向外延GaN薄膜进行了系统研究.(1)用MOCVD方法生长GaN/Al<,2>O<,3>初始层,利用在位监控对生长过程进行监控,结合DC-XRD和PL谱测试保证了GaN/Al<,2>O<,3>外延初始层具有较高的质量,一般位错密度为10<9>-10<10>/cm<2>.对用等离子加强化学气相沉积(PECVD)方法实现的SiO<,2>掩膜进行光刻和刻蚀,改变不同的光刻条件,利用台阶仪和高倍光学显微镜作为观察手段,从而得到较好的SiO<,2>掩膜条纹.(2)用MOCVD方法侧向外延生长GaN,并对GaN外延薄膜进行了系统的研究.研究了掩膜条纹方向对外延生长速度的影响;并对其进行了质量表征:用AFM观察GaN薄膜表面,发现了衬底的周期性结构延伸到样品表面,并且表面有对应着位错的凸起,通过计数的方法对其密度进行了计算,发现其位错密度与实际相近;分别用气相HCl和熔融KOH对GaN侧向外延薄膜进行腐蚀,在SEM下对其进行观察,发现其位错的大为减少,位错分布呈条纹状,并对两种方法腐蚀的GaN外延薄膜进行分析,并且通过数腐蚀坑的方法计算了其位错密度;用SEM对GaN外延薄膜的截面进行观察,发现侧向交汇处存在着三角空洞,我们认为这种空洞的形成是由于其表面能量最低引起的;用X射线衍射方法对其进行测试,对GaN外延薄膜的内部结构进行分析,并用J.E. Ayers的理论的计算方法计算了其位错密度;用PL谱对GaN外延薄膜进行测试,并且和一般方法生长的GaN外延薄膜进行比较,发现前者的半峰宽较窄,并且没有明显的黄光峰,反映了GaN的结晶质量较高.利用Micro-Raman散射研究了侧向外延GaN的光学性质,发现侧向生长区GaN的E<,2>(high)模半高宽小于窗口区GaN,且侧向生长区GaN的频移接近GaN的理论值568 cm<-1>.这说明横向生长区GaN晶体质量提高.
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