PVT法同质外延制备大尺寸Al极性氮化铝晶体生长工艺及其表征分析研究

摘要

本文基于自主设计的氮化铝生长炉,开展了四组不同工艺条件下Al极性面氮化铝籽晶同质外延生长氮化铝单晶的生长特征及其结晶质量表征研究。研究发现:不同工艺条件下生长的晶体的拉曼图谱E 2(high)特征峰峰位表明,晶体内部均存在较小的拉应力;在坩埚顶部在相对较高温度2210℃、坩埚底部与顶部温差42℃的低过饱和度生长条件下,晶体表面光滑,呈现阶梯流生长形貌,并具有典型的氮化铝单晶生长习性面,晶体初始扩张角大于40°,高分辨率X射线衍射(HRXRD)测得0002、1012反射摇摆曲线及拉曼光谱检测结果表明,该条件下生长的氮化铝晶体结晶质量优异,并可实现快速扩径。基于该生长条件,通过外延生长后成功获得尺寸∅45~47 mm的氮化铝单晶锭,相关表征结果表明生长的氮化铝晶体具有优越的结晶性能。