湿化学腐蚀法研究GaN薄膜中的位错

摘要

本文采用湿化学腐蚀方法结合扫描电子显微镜、阴极荧光谱仪手段对GaN(0001)/Al2O3中的位错进行了研究。实验以熔融的浓度比为1:1的KOH-NaOH溶液加入10wt%的MgO,对样品进行腐蚀处理,得出优化的腐蚀条件:腐蚀温度400°C、腐蚀时间2.5min。通过对GaN样品表面及剖面的扫描电子显微镜(SEM)图像和阴极荧光CL谱线图、CL mapping图的分析,获得了GaN薄膜中存在的螺位错、刃位错和混合位错的分布特性及密度,并发现薄膜中的位错自衬底沿生长方向延伸,且随薄膜厚度的增加而密度减少。实验还研究了腐蚀前后GaN光学性质的改变。发现造成CL mapping图中位错被明亮的六角坑包围的原因是应力自衬底沿生长方向的逐步释放等因素致使逐层腐蚀后薄膜的CL谱带边发光峰红移、且发光强度增强。