成核层温度对非掺杂GaN外延薄膜结晶质量的影响

人工晶体学报, 2015, 44(8): 2123-2129.

成核层温度对非掺杂GaN外延薄膜结晶质量的影响

孙成真 ^1, , 贾志刚 ^2, , 尚林 ^3, , 孙佩 ^4, , 余春燕 ^5, , 张华 ^6, , 李天保 ^7,

1.太原理工大学新材料界面科学与工程教育部和山西省重点实验室,太原030024;太原理工大学新材料工程技术研究中心,太原030024;太原理工大学材料科学与工程学院,太原030024

2.太原理工大学新材料界面科学与工程教育部和山西省重点实验室,太原030024;太原理工大学新材料工程技术研究中心,太原030024;太原理工大学材料科学与工程学院,太原030024

3.太原理工大学新材料界面科学与工程教育部和山西省重点实验室,太原030024;太原理工大学新材料工程技术研究中心,太原030024;太原理工大学材料科学与工程学院,太原030024

4.太原理工大学新材料界面科学与工程教育部和山西省重点实验室,太原030024;太原理工大学新材料工程技术研究中心,太原030024;太原理工大学材料科学与工程学院,太原030024

5.太原理工大学新材料界面科学与工程教育部和山西省重点实验室,太原030024;太原理工大学新材料工程技术研究中心,太原030024;太原理工大学材料科学与工程学院,太原030024

6.太原理工大学新材料界面科学与工程教育部和山西省重点实验室,太原030024;太原理工大学新材料工程技术研究中心,太原030024;太原理工大学材料科学与工程学院,太原030024

7.太原理工大学新材料界面科学与工程教育部和山西省重点实验室,太原030024;太原理工大学新材料工程技术研究中心,太原030024;太原理工大学材料科学与工程学院,太原030024

基金项目: 国家自然科学基金(61475110,61404089,21471111) 山西省科技创新重点团队(2012041011) 山西省自然科学基金(2014021019-1,2014011016-6)

关键词： GaN , 金属有机化学气相沉积 , 成核层 , 生长温度

Effect of Nucleation Layer Temperature on the Crystal Quality of Undoped GaN Epitaxial Thin Films

Keywords： GaN , metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) , nucleation layer , growth temperature

利用金属有机化学气相沉积系统(MOCVD),在蓝宝石的(0001)面采用不同的成核层生长温度,通过两步法获得不同质量的GaN外延薄膜.利用HALL测试仪,高分辨X射线衍射仪(HRXRD),原子力显微镜(AFM)和光致发光光谱仪(PL)对GaN薄膜的表面形貌,位错密度,光学性能等进行表征,研究不同的成核温度对GaN外延薄膜晶体质量的影响.结果表明,在成核层生长温度为650℃时,所得到的GaN外延薄膜表面粗糙度和位错密度均达到最低,并且同时具有最高的带边发光峰强度,最高的载流子迁移率以及最低的载流子浓度.过低或过高的成核温度都会导致GaN外延层的晶体质量和光电性能变差.

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