Al2O3和SiC襯底生長(zhǎng)GaN質(zhì)量對(duì)比及SiC襯底傾角對(duì)GaN質(zhì)量的影響.pdf

1、GaN作為一種寬禁帶直接帶隙半導(dǎo)體材料，其室溫下的禁帶寬度約為3.45eV。近年來(lái)，GaN半導(dǎo)體材料因其在光電和大功率電子探測(cè)領(lǐng)域的突出性能而受到了更多的關(guān)注，例如LED和激光器等。由于獲得合適的同質(zhì)襯底材料非常困難，外延生長(zhǎng)GaN通常采用藍(lán)寶石(Al2O3)、碳化硅(SiC)或者硅(Si)襯底，在這些襯底當(dāng)中藍(lán)寶石和SiC更為常用。藍(lán)寶石襯底的價(jià)格相對(duì)較低。但是藍(lán)寶石與GaN的晶格失配過(guò)大，這將影響外延層的質(zhì)量。并且其導(dǎo)熱性太差，導(dǎo)致

2、大功率器件在大電流工作下問(wèn)題非常顯著。SiC與GaN的晶格失配比較小，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性比較好，但是價(jià)格昂貴，另外，SiC襯底上生長(zhǎng)的GaN外延層內(nèi)部存在較大的張應(yīng)力，這將導(dǎo)致外延層出現(xiàn)裂紋。在以往的SiC襯底生長(zhǎng)GaN薄膜的報(bào)道中，大多采用無(wú)傾斜角度的軸向切割的SiC襯底生長(zhǎng)GaN。最近，帶有小傾角的SiC襯底引起了更多的關(guān)注，但是這方面的結(jié)論并不清楚。本論文圍繞藍(lán)寶石和碳化硅襯底生長(zhǎng)GaN外延層的質(zhì)量展開(kāi)下述兩個(gè)工作:
　　(1)

3、用AIXTRON MOCVD設(shè)備在藍(lán)寶石和碳化硅襯底上生長(zhǎng)相同厚度的GaN外延層，利用原子力顯微鏡(AFM)、X射線(xiàn)衍射儀(XRD)、拉曼(Raman)光譜和光致發(fā)光(PL)譜等測(cè)試手段對(duì)外延層進(jìn)行表征。測(cè)試結(jié)果顯示，SiC襯底上生長(zhǎng)的外延層內(nèi)部存在強(qiáng)度較大的張應(yīng)力，表面形貌和光學(xué)性能更好，位錯(cuò)密度小于藍(lán)寶石襯底生長(zhǎng)的外延層。
　　(2)在相同的生長(zhǎng)條件下在0°、2°6′、3.68°的三個(gè)不同6H-SiC襯底上生長(zhǎng)GaN薄膜。用與