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衬底解取向优化方案

【摘要】:一般来说,衬底表面的形态决定着生长机制。当表面平面相对于普通晶面发生解取向时,表面由许多台阶组成。利用MOVPE,高温生长促使原子向表面和由台阶构成的位错扩散。图2-12所示的为蓝宝石解取向角θ不同时GaN表面的演化。θ约为0.3°时,表面变得更光滑。隆起物的平均高度为5nm。图2-13 GaN在蓝宝石上生长的AFM图像,解取向角分别为θ=0.15°及θ=0.31°注:隆起物(左图)是因围绕螺旋位错的螺旋生长形成的。

一般来说,衬底表面的形态决定着生长机制。当表面平面相对于普通晶面发生解取向时,表面由许多台阶组成。解取向越大,这些台阶就越窄。利用MOVPE,高温生长促使原子向表面和由台阶构成的位错扩散。当扩散长度大于台阶宽度时,将出现“台阶流动(Step-Flow)”生长模式,结果是形成图2-11所示的形态。当表面由宽台阶组成时,此形态也发生改变。图2-12所示的为蓝宝石解取向角θ不同时GaN表面的演化。对于较小的θ,表面隆起物数量大,粗糙度相对较高。θ约为0.3°时,表面变得更光滑(见图2-12c)。

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图2-12 GaN在蓝宝石(0001)上生长的光学显微镜图像,初始解取向为

a)θ=0.15°,b)θ=0.23°,c)θ=0.31°

AFM图像如图2-13所示(θ=0.15°),可见螺旋位错出现在隆起物的中间,具有螺旋线生长的特性。隆起物的平均高度为5nm。

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图2-13 GaN在蓝宝石(0001)上生长的AFM图像(10×10μm2),解取向角分别为θ=0.15°及θ=0.31°

注:隆起物(左图)是因围绕螺旋位错的螺旋生长形成的。

当成核现象在台阶上开始时,可观察到这些缺陷,随着台阶逐渐宽于表面原子的扩散长度,这种现象愈加明显。当表面原子因相对低的生长温度而扩散速度低且采用MBE时,通常可观察到这种运动