基于PVT法自发形核生长AlN晶体的研究

摘要

根据物理气相传输法(PVT)AlN晶体生长特点及工艺要求,自主设计了AlN晶体生长炉及其配套热场。FEMAG软件热场模拟结果表明,自主设计的晶体生长炉及其配套热场可以达到AlN晶体生长所需坩埚内部温度梯度要求。基于设计的PVT生长炉,开展了在2 250℃生长温度、40h长晶时间条件下的自发形核生长实验。实验研究结果表明,在该工艺条件下,通过自发形核可生长得到典型长度为3~5mm、直径为2mm的高质量AlN单晶;AlN晶体的c-plane(0001)生长速率最快,易形成尖锥形晶体结构,不利于晶体的扩径;Raman表征图谱中AlN晶体的E2(high)半峰宽仅为5.65cm-1,表明AlN晶体质量非常高;SEM、EDS分析得出晶体内部质量较为均匀,c-plane和m-plane腐蚀形貌特征明显。