Al预沉积层对金属有机物化学气相沉积方法在Si衬底上生长AlN缓冲层和GaN外延层的影响

甄龙云¹，仇成功¹，郑蓓蓉¹，Antonios Armaou^1,3，钟蓉¹

1. 温州大学机电工程学院3. Department of Chemical Engineering, Pennsylvania State University

摘 要：采用金属有机物化学气相沉积法（MOCVD）在硅（Si）衬底制备铝/氮化铝/氮化镓（Al/AlN/GaN）多层薄膜,使用光学显微镜（OM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）等手段表征AlN和GaN薄膜的微观结构和晶体质量,研究了TMAl流量对AlN薄膜和GaN薄膜的形核和生长机制的影响。结果表明,预沉积Al层能促进AlN的形核和生长,进而提高GaN外延层的薄膜质量。TMAl流量太低则预沉积Al层不充分,AlN缓冲层的质量取决于由形核长大的高结晶度AlN薄膜与在气氛中团聚长大并沉积的低结晶度AlN薄膜之间的竞争,AlN薄膜的质量随着TMAl流量的升高而提高,GaN薄膜的质量也随之提高。TMAl流量太高则预沉积Al层过厚,AlN缓冲层的质量取决于由形核长大的高结晶度AlN薄膜与Al-Si回融蚀刻之间的竞争,AlN薄膜的质量随着TMAl流量的升高而降低,GaN薄膜的质量也随之降低。

关键词：材料表面与界面;生长机制;金属有机物化学气相沉积;Al预沉积;Si衬底;GaN薄膜;