缓冲层温度对Si(111)上GaN表面形貌影响

摘要

用不同温度的AlN缓冲层在Si(111)衬底上外延GaN薄膜.通过对薄膜表面扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)的分析,研究了缓冲层生长温度对外延层表面形貌的影响, 分析解释了表面形貌中凹坑的形成及缓冲层生长温度对凹坑的影响. 结果表明:缓冲层生长温度通过影响缓冲层初始成核密度和成核尺寸来影响外延层表面形貌.较低温度下的AlN缓冲层,在衬底表面形成的成核颗粒因温度太低,无法运动到相邻的颗粒而结合成大的成核颗粒,因此成核密度高,成核尺寸小;高温生长的AlN缓冲层,成核颗粒有足够的能量运动到相邻的成核颗粒,因此使成核颗粒的尺寸增大,成核密度低.这种初始成核密度和尺寸的不同,造成外延层形貌的差异,如表面形貌中凹坑的密度和大小就是受初始成核的直接影响. 通过实验和分析,提出了外延生长的物理模型.