文档介绍：第卷第期半导体学报,
年月〕,
的生长
陆大成汪度王晓晖董建荣刘祥林
中国科学院半导体研究所半导体材料科学开放实验室北京。。
高维滨李成基李蕴言
中国科学院半导体研究所北京
摘要是重要的蓝光半导体材料我们以和为源在丁一衬底上
成功的用方法生长了外延层, 研究了的表面形貌与结晶学、电学和光学特
性百面的双晶回摆曲线衍射峰的最小半高宽已达‘并观测到所发出的紫
外和可见光波段的阴极荧光
, , ,
, 和是直接带隙半导体材料, 其室温禁带宽度分别为, 和
一
及其固溶体可用于制造从可见光到紫外波段的光电器件, 例如蓝光发光二极
管, 激光器和光电探测器材料可用于制作耐高温、大功率等电子器件, 因而近来
族氮化物受到广泛重视然而由于氮化物熔点高, 离解压大, 在制备体单晶方面进展缓慢,
因此利用氢化物化学气相淀积户〕, 金属有机物化学气相淀积户〕和分子
束外延生长, 在异质衬底上制备氮化物薄膜就更引人注意而在这几种技术中,
广泛用于蓝光二极管的研制目前最常使用的衬底是蓝宝石, 一, 尽管
膜和这种衬底之间存在较大的晶格失配和热失配在。上生长的时,
的面平行于的面, 晶格失配为在丁。上生长
的膜, 的五面平行于的丁面闭, 膜和衬底间的晶格失配沿两个
互相垂直的方向分别为和这种大的晶格失配将造成膜中的晶体缺陷
膜和衬底之间热膨胀系数差较大也使膜中存在较大热应力, 并可能造成厚
膜的龟裂因而生长晶体结构完整, 表面光洲十的单晶膜具有一定难度另外, 一般制备
、
的未掺杂膜具有很高的背景电子浓, 川‘一, ’一, 使得型难于获得所
有这些都不利于材料在器件方面的应用近年来用技术在一衬底上先
低温生长或闭的缓冲层, 改善了, 和外延层的表面形貌, 晶
体完整性和降低了本底电子浓度利用掺加低能电子辐照技术已获得了型
陆大成男, 年生, 研究员, 当前从事半导体材料的外延生长研究
年月日收到初稿, 年月日收到修改稿
半导体学报卷
外延层川于是一结知发光二级管, 图和〕异质结发
光二级管相继间世最近用技术生长的高效蓝光发光二级管已成为
商品出售, 一二界面处二维电子气的证实〕和的实现
等, 都标志着材料质量取得了突破性进展尽管如此, 及其有关化合物的
技术仍然处于发展的早期阶段, 有许多问题有待研究本文报道了我们利用常压
技术生长外延层所得到的初步结果
的外延生长是在自制的型常压水平石英反应室中进行〕所用源为三甲
基稼和。, 为了抑制和。之间的预反应, 两者在进入反应室前才混
· ·
合使用的衬底为丁取向的一。单晶片衬底经热珠, 一, 腐蚀处
理, 再经水洗, 干燥后放在石墨基座上基座用高频感应加热, 其温度用插入其中的热电偶
测量典型的生长温度范围为一℃膜的表面形貌用相衬显微镜、扫描电子显
微镜及光像图来观测外延层结晶学性质用射线衍射与双晶射线衍射
谱来表征用法测量外延层的电学性质外延层的光吸收曲线用双光
束分光光度计测量利用改装的电子探针微分析仪观测的阴极发光谱
‘
我们发现生长温度高于时膜为无色, 然而在低温时生长的膜呈淡黄色这
可能与中氧含量的增多有关口口本报道中所讨论的膜均是高温生长的样品三维
岛状生