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1、第15卷第6期功能材料与器件学报Vol115,No162009年12月JOURNALOFFUNCTIONALMATERIALSANDDEVICESDec.,2009文章编号:1007-4252(2009)06-0575-06基于AlN基板的不同Al组分的AlGaN材料生长周小伟,李培咸,郝跃(西安电子科技大学微电子学院,西安710071;宽禁带半导体材料与器件重点实验室,西安,710071)摘要:采用脉冲法生长了200nm厚的AlN薄膜,其XRD摇摆曲线的半高宽为130arcsec,表面粗糙度为2.021nm。以此AlN层为基板生长了不同Al组分的AlGaN薄膜,高分辨率X
2、RD测试发现,随Al组分的增加,AlN基板层对AlGaN薄膜施加的压应力增大,同时,AlGaN薄膜在生长合并过程中产生的张应力也增大。在Al组分为0.67时,发现这两种应力处于一种平衡的状态,此时的AlGaN薄膜有最优的结晶质量。关键词:脉冲MOCVD法,AlGaN材料,薄膜应力中图分类号:TN304,O484文献标识码:AGrowthofAlGaNfilmswithdifferentAlfractiononAlNtemplateZHOUXiao2wei,LIPei2xian,HAOYue,CHENHai2feng,DUYang(SchoolofMicroelectroni
3、cs,KeyLaboratoryforWideBand-gapSemiconductorMaterialsandDevicesofMinistryofEducation,XidianUniversity,Xi'an710071,China)Abstract:200nmAlNfilmisgrownbypulseMOCVD.It'sFullwidthathalfMaximum(FWHM)ofXRDrockingcurveisonly130arcsecandrootmeansquare(RMS)roughnessis2.021nm.UsedAlNastem2plate,AlGaN
4、filmswithdifferentAlfractionaregrown.HighresolutionXRDmeasurementindicatethatcompressivestrainwhichAlNtemplateapplytoAlGaNfilmsandtensilestrainwhichcomefromcoales2cenceofislandsinAlGaNfilmsincreasewithincreasingAlfraction.WhentheAlfractionisabout0.67,thetensilestrainandthecompressivestrain
5、isinthebalance,theAlGaNfilmhasbestquality.Keywords:PulseMOCVD;AlGaNMaterial;FilmStrain0引言器件具有高效、无污染等优点,其可望取代传统的汞灯紫外源而在食物和水的消毒、生物剂探测、医疗以GaN基蓝、绿光器件的研究目前已经取得很大[1-2]及暗非瞄准线通信等方面获得广泛的应用。进步,在背光源、景观灯、半导体照明等领域都得以然而,深紫外光器件所需的高Al组分AlGaN广泛应用。随着研究的不断深入,波长更短的深紫材料的生长难度大,无裂纹、高质量的材料很难获外光器件又成为了研究的一个热点。固态深紫外
6、光收稿日期:2008-11-01;修订日期:2009-05-07基金项目:国家自然科学基金重点基金(60736033)和863高技术计划(2996AA03A108)支持研究.作者简介:周小伟(1980-),男,西安电子科技大学博士研究生(E-mail:zhouxiaowei0924@163.com).576功能材料与器件学报15卷得。针对此问题,不同的研究者采用了不同的解决实验首先在600℃生长10nm的低温AlN,然后在[3]方法。Kamiyama等人采用低温AlN层插入层来1050℃采用脉冲法生长AlN基板层,脉冲法生长时避免生长于GaN基板上的AlGaN薄膜出现裂纹。
7、的通断关系如图1所示,持续通入TMA,而NH3通[4]Han等人采用低温AlGaN的周期性插入有效缓解入采用脉冲方式,通入和不通的时间分别为6s。在了AlGaN薄膜中的张应力,从而避免了裂纹的出脉冲法生长完AlN基板后,通过改变TEG和TMA[5][6-7]现。Bykhovsky等人和ZhangJ.P等人分别采的比例,生长不同Al组分的AlGaN材料。用GaN/AlN以及GaN/AlGaN的超晶格结构来缓解采用PhilipsX'pert高分辨率X射线衍射仪分析薄膜中的张应力,都取得了一定的效果。Khan等人了材料结
