利用新型图形化衬底与SiN x 插入层提高GaN外延层晶体质量的相关设计

发布时间：2021-07-14 23:54

　　随着氮化镓（Ga N）基发光二极管（LED）应用越发广泛,对器件性能的要求也越来越高,需要我们制备出高质量的Ga N外延薄膜以提升LED器件的光学性能和电学性能。当前我们生长Ga N材料主要是蓝宝石衬底上异质外延。由于Ga N材料与蓝宝石之间的晶格失配较大,因此在外延层中会产生较大的扩展缺陷,影响晶体质量。采用横向外延生长技术是提高晶体质量的一种有效方法,但它需要在Ga N生长过程中进行额外的制程工艺,导致其较高的生产成本和效率低下。目前,已经提出由横向外延过生长演变而来的技术,在提高晶体质量的同时可以减少额外的外部操作,例如图形化蓝宝石衬底（PSS）,原位Si N_x插入层技术。另一方面,蓝宝石衬底与Ga N材料的晶格失配不仅导致扩展缺陷的产生,还会导致Ga N外延层中应力的增加,激发量子限制斯塔克效应,使得光性能降低。解决这种问题的最有效方式是生长能够并入高铟组分的半极性（11-22）面Ga N。主要的工作与结论如下:1. 我们在PSS的基础上设计了Si O₂掩模的图案化蓝宝石衬底（SMPSS）,并在其上进行金属有机化学气相沉积而生长出具有... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

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GaN两步生长原位检测温度与反射率曲线图

1绪论7提高，反射率逐渐上升。在GaN层与层生长之间，反射率持续震荡，其震荡的峰值与幅度可以表示晶体表面的光滑度。图1.3GaN两步生长原位检测温度与反射率曲线图Fig1.3Temperatureandreflectancecurvesofin-situdetectionofGaNtwo-stepgrowth1.3.3生长缺陷晶体缺陷是光电器件光学性能下降的主要原因，它显示了是由周期性原子排列构成的晶格的缺陷。根据尺寸可以把晶体缺陷分为三类：零维缺陷（点缺陷），一维缺陷（位错或线缺陷）和二维缺陷（面缺陷）。点缺陷是指原子或原子在晶格中处于不规则位置所形成的，包括空位、自填隙原子、填隙杂质原子和替位，点缺陷示意图如图1.4所示。空位是晶格中缺少原子所形成的。自填隙原子是在晶格原子之间的空隙中挤入一个多余相同的原子。间隙杂质原子是在晶格原子之间的空隙中挤入另外一个杂质原子。替位是晶格中原子被另一种原子取代。图1.4不同类型点缺陷示意图[52]Fig1.4hematicdiagramofdifferenttypesofpointdefects[52]

合肥工业大学学术硕士研究生学位论文10图1.6横向外延过生长制作示意图[59]Fig1.6Schematicdiagramoflateralepitaxialovergrowthproduction[59]1.5半极性、非极性GaN材料1.5.1自发极化与压电极化自发极化的存在是纤锌矿GaN结构的固有属性[60]。它的产生是由于在GaN化合键Ga-N中，N原子的电负性强于Ga原子的，从而使得Ga原子带部分正电性而N原子带部分负电性，从而产生畸变极化导致的。如图1.7所示，我们把Ga原子形成的原子面（Ga面）为终结面的GaN叫作Ga面GaN，把N原子形成的原子面（N面）为终结面的GaN叫作N面GaN。Ga面GaN与N面GaN的Ga面与N面分离并交替排列逐层堆叠形成晶体，但它们原子排列是互为相反方向


本文编号：3285150