HVPE法制備AlN單晶基板.pdf

1、　　雖然GaN基的藍(lán)綠色發(fā)光器件已經(jīng)取得成功,但是高效率的深紫外LED器件發(fā)展緩慢。InAlGaN材料被用于深紫外發(fā)光器件的有源區(qū),AlN和高鋁組分的AlGaN薄膜則是深紫外發(fā)光器件緩沖層和阻擋層所必需的材料。生長(zhǎng)高鋁組分的AlGaN外延層理想的襯底是AlN薄膜。目前制備AlN薄膜的主要方法有金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積、物理氣相傳輸、氫化物氣相外延。
　　本論文采用垂直式氫化物氣相外延設(shè)備在SiC襯底上外延AlN單晶薄膜,其主要研究

2、工作如下：
　　1. 根據(jù)熱力學(xué)數(shù)據(jù),分析了源區(qū)反應(yīng)中各物質(zhì)平衡分壓和溫度之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)溫度控制在800 K~900 K,AlC l3分壓最大且穩(wěn)定不變。而生長(zhǎng)區(qū)沉積AlN反應(yīng),可以分成氣相反應(yīng)和表面反應(yīng)兩個(gè)過(guò)程來(lái)考慮。
　　2. 研究了V/III對(duì)AlN薄膜形貌的影響。發(fā)現(xiàn)V/III比小于1時(shí)AlN薄膜生長(zhǎng)速率較高,表面平整光滑；而V/I II高于1時(shí)A lN薄膜生長(zhǎng)速率低,表面粗糙。較高的V/I II比導(dǎo)致薄膜

3、生長(zhǎng)速率減小,這是因?yàn)镹 H3流量的增大使得更多的N H3與AlC l3發(fā)生氣相反應(yīng),生成不必要的產(chǎn)物AlC l2NH2,消耗了部分反應(yīng)氣體AlC l3,造成沉積過(guò)程中表面反應(yīng)AlC l3不足,因此A lN的生長(zhǎng)速率降低。從表面反應(yīng)考慮,N H3流量的增大使得N H3可以較多的吸附在N位和Al位上,造成AlN的生長(zhǎng)速率減小。
　　3. 研究了緩沖層溫度對(duì)AlN薄膜形貌的影響。緩沖層生長(zhǎng)的最優(yōu)溫度是900℃,該溫度下生長(zhǎng)的緩沖層