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AlN/蓝宝石模板上生长的GaN研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O484.1[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]清华大学电子工程系,集成光电子学国家重点实验室,清华信息科学与技术国家实验室筹,北京100084
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:60723002 50706022 60977022); 国家重点基础研究发展计划(批准号:2006CB302800 2006CB921106); 国家高技术研究发展计划(批准号:2007AA05Z429 2008AA03A194); 北京市自然科学基金重点项目(批准号:4091001); 深圳市产学研和公共科技专项资助项目(批准号:08CXY-14)资助的课题
中文摘要:

研究了在分子束外延制备的AlN/蓝宝石模板上采用金属有机物化学气相外延生长的非故意掺杂GaN的材料性质.采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜研究了AlN模板的晶体质量和表面相貌对GaN的影响.结果表明,当AlN的表面粗糙度较小时,尽管AlN模板的位错密度较高((102)面XRDω扫描半高全宽900—1500arcsec),但生长得到的GaN依然具有和在蓝宝石衬底上采用"二步法"生长的GaN可比拟的晶体质量((002)面XRDω扫描半高全宽200—300arcsec,(102)面400—500arcsec)和表面粗糙度(0.1—0.2nm).TEM照片表明GaN中位错密度降低的原因是AlN中的一部分位错在AlN和GaN的界面处被终止而未能延伸至GaN中.这可能是因为Ga原子尺寸较大,具有修复晶格缺陷的作用.而当AlN的表面粗糙度较大时,Ga原子在MOVPE生长过程中的迁移受到影响,得到的GaN晶体质量非常差.此外,采用范德堡法测量的GaN电阻率为105—106Ω·cm,比蓝宝石衬底上生长的GaN高大约6个数量级,这被认为是采用AlN代替GaN低温缓冲层所致.

英文摘要:

Properties of unintentionally-doped GaN re-grown on molecular beam epitaxy grown AlN/Sapphire templates by metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE ) are studied in this article.X-ray diffraction (XRD ),transmission electron microscope (TEM),and atomic force microscope are used to investigate the influence of the crystal quality and surface morphology of AlN on the GaN.It is found that when surface roughness of AlN is small,the GaN has a full width at half maximum (FWHM) values of XRD rocking curves (200—300 and 400—500 arcsec for (002) and (102) plane ω-scan,respectively) and surface roughness (0.1—0.2 nm),which are comparable to those grown on sapphire substrates by using"two-step"method,although the FWHMs of (102) plane XRD ω-scan curves of AlN are 900—1500 arcsec.The reason for dislocation reduction in GaN shown by TEM image is that a part of dislocations in AlN are eliminated in the interface between AlN and GaN.This is probably due to the lattice restoration from Ga atoms for their large size.On the other hand,when surface roughness of AlN is large,the surface migration of Ga atoms is nestricted during the MOVPE growth,which results in a poor GaN quality.Moreover,the resistivity of GaN confirmed with Van der Pauw method is between 105 and 106 Ω·cm,which is about six orders of magnitude higher than that in GaN grown on sapphire substrates.This is attributed to the replacement of low temperature GaN buffer layer by the AlN.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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