1 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,苏州 215123
2 中国科学技术大学纳米科学与技术学院,合肥 230026
3 苏州纳维科技有限公司,苏州 215123
4 江苏第三代半导体研究院,苏州 215000
对GaN单晶力学性能的研究有助于解决其在生长、加工和器件应用中的开裂问题。本文围绕掺杂对GaN单晶力学性能的影响,通过纳米压痕法测试了不同掺杂类型(非掺、Si掺和Fe掺)GaN单晶的弹性模量和硬度,测试结果表明掺杂对GaN单晶的硬度有重要影响。Si掺、Fe掺GaN较非掺样品硬度有所提升,用重掺杂的氨热GaN单晶作为对照,也证明了这一结论。通过高分辨X射线衍射分析和原子力显微镜表征实验发现,晶体结晶质量、接触面积等因素对GaN单晶硬度的影响较小。对GaN表面纳米压痕滑移带长度和晶体晶格常数进行测试,结果表明,掺杂影响GaN单晶硬度的主要原因是缺陷对GaN位错增殖、滑移的阻碍作用和掺杂引起的GaN晶格常数的变化。
GaN单晶 弹性模量 硬度 纳米压痕 氨热法 掺杂 GaN single crystal elastic modulus hardness nanoindentation ammonothermal method doping
1 桂林电子科技大学信息与通信学院,桂林 541004
2 北京大学东莞光电研究院,东莞 523808
氮化镓(GaN)是第三代半导体材料中的典型代表。因其良好的物理化学性能与热稳定特性,是制作光电子器件及电力电子器件的理想材料。采用同质外延技术在GaN单晶衬底上制备GaN基器件是实现其高性能的根本途径。本文综述了GaN单晶衬底制备的氢化物气相外延技术、三卤化物气相外延技术、氨热法及助熔剂法(钠流法)的研究进展,并对未来可能的发展方向提出了展望。
氮化镓 单晶衬底 同质外延 氨热法 钠流法 GaN single crystal substrate homoepitaxy ammonothermal method Naflux method
1 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,苏州 215123
2 苏州纳维科技股份有限公司,苏州 215002
氮化镓(GaN)具有高击穿场强、高饱和电子漂移速率、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优良特性,是制作宽波谱、高功率、高效率光电子、电力电子和微电子的理想衬底材料。除气相法(包括HVPE(氢化物气相外延)、MOCVD(金属有机化合物化学气相沉淀)、MBE(分子束外延))生长GaN单晶外,液相法(包括氨热法和助熔剂法)近几年在制备GaN单晶方面取得了较大的进展。本文介绍了氨热法和助熔剂法的生长原理、装备特点及生长习性;综述了两种液相生长方法的研究历程及研究进展,并对液相法生长GaN单晶的发展趋势及主要挑战进行了展望。
氮化镓单晶 液相法 氨热法 助熔剂法 GaN single crystal liquid phase method ammonothermal method flux method
1 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,苏州 215000
2 中国科学技术大学纳米科学技术学院,苏州 215000
籽晶的表面损伤会导致后续生长的晶体位错增多。为了降低籽晶表面的损伤,通常采用粗磨-精磨-抛光的多步过程处理的晶片作为籽晶,工艺步骤多、复杂,成本高。本文采用磷酸去除表面损伤层的粗磨GaN与化学机械抛光的GaN分别作为籽晶,对比了两种籽晶氨热生长后晶体表面、生长速率、结晶质量、应力状况。光学显微镜表明两种籽晶生长后晶体的表面具有相似的丘状表面。氨热法生长速率较慢,化学机械抛光籽晶生长速率略高于粗磨籽晶。X射线单晶衍射(XRD)(002)和(102)的摇摆曲线半高宽显示抛光籽晶与粗磨籽晶生长得到GaN结晶质量基本一致。Raman E2 (high)频移表明抛光籽晶生长的GaN晶体接近无应力状态,粗磨籽晶生长的晶体存在较小的压应力。
氮化镓 氨热法 籽晶表面处理 化学机械抛光 GaN ammonothermal method seed surface treatment chemical mechanical polish