ELOGaN生长过程中的两个关键因素

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：图2-23 ELO 2S在不同生长阶段的横截面。两级ELO技术开始于这样一种生长条件，即促使垂直生长快于横向生长，使晶粒的横截面为完美的三角形。图2-24a所示为一个GaN锥横截面的TEM图。图2-24 平面的横截面TEM图像显示出一个GaN锥及其示意图注：虚线表明了不同生长阶段的晶体。ELO 2S GaN表面的阴极射线致发光图像显示出因介质掩膜的图2-25 用ELO 2S方法生长的GaN表面CL图像注：白色箭头标出了介质上方的聚结边界。ELO 2S层的平均位错密度约为5×107/cm2。

图2-23 ELO 2S在不同生长阶段的横截面。再生长时晶粒为梯形

（a），首先晶粒生长为带有一些弯曲位错的三角形（b），随后生长变为横向的（c），直至晶粒聚结（d）

注：图片摘自文献[FEL 02]。

两级ELO技术开始于这样一种生长条件，即促使垂直生长快于横向生长（低温大气压时），使晶粒的横截面为完美的三角形（见图2-23b）。第二级采用高温且低压的条件，促使横向生长，直到晶粒全部聚结（见图2-23c和d）。

当聚结完成时，剩余的位错仅为聚结边界处的，以及整个过程中始终垂直蔓延的，即出现于表面的三角形顶端的位错。ELO技术非常有效地使位错密度降低了几个数量级，即从起始层的5×10⁸/cm²降至10⁶/cm²。然而，生长厚度必须为7μm，以实现在蓝宝石上的完全聚结。

图2-24a所示为一个GaN锥横截面的TEM图。从图中可清晰地观察到出现于表面且弯曲了90°朝向小面平面（11-22）的垂直位错。图2-24b画出了生长过程，图中虚线表示晶体生长期间的中间位置。当垂直位错到达倾斜的平面时，位错弯曲朝向自由表面并最终蔓延至（0001）基面，与基面成90°角。

图2-24 （1-100）平面的横截面TEM图像显示出一个GaN锥（a）及其示意图（b）

注：虚线表明了不同生长阶段的晶体。实线表示位错。图片摘自文献[VEN 00]。

ELO 2S GaN表面的阴极射线致发光图像（见图2-25）显示出因介质掩膜的

图2-25 用ELO 2S方法生长的GaN表面CL图像（λ=358nm）（与图2-21的ELO 1S生长比较）

注：白色箭头标出了介质上方的聚结边界。黑色箭头所指的为开放表面，位错由衬底垂直蔓延至此。白色条状的长度为20μm[BEA 99]

几何结构而形成的平行位错。聚结区（白色箭头）的位错密度较高。在开放区的中部，生长的第1个步骤产生的位错位于锥尖并蔓延至表面。ELO 2S层的平均位错密度约为5×10⁷/cm²。白色区域的宽度为10μm，对光电子器件而言是足够的。利用ELO再生长和HVPE（混合汽相外延）增厚相结合制作的衬底，Nichia公司生产出寿命为15000h、功率为30mW的激光二极管[NAG 00]。

ELOGaN生长过程中的两个关键因素

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