AlGaN插入层对6H-SiC上金属有机物气相外延生长的GaN薄膜残余应力及表面形貌的影响

江洋; 罗毅; 席光义; 汪莱; 李洪涛; 赵维; 韩彦军

doi:10.7498/aps.58.7282

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AlGaN插入层对6H-SiC上金属有机物气相外延生长的GaN薄膜残余应力及表面形貌的影响

江洋 , 罗毅 , 席光义 , 汪莱 , 李洪涛 , 赵维 , 韩彦军

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AlGaN插入层对6H-SiC上金属有机物气相外延生长的GaN薄膜残余应力及表面形貌的影响

江洋, 罗毅, 席光义, 汪莱, 李洪涛, 赵维, 韩彦军

物理学报, 2009, 58(10): 7282-7287.

doi: 10.7498/aps.58.7282

Effect of AlGaN intermediate layer on residual stress control and surface morphology of GaN grown on 6H-SiC substrate by metal organic vapour phase epitaxy

Jiang Yang, Luo Yi, Xi Guang-Yi, Wang Lai, Li Hong-Tao, Zhao Wei, Han Yan-Jun

Acta Phys. Sin., 2009, 58(10): 7282-7287.

doi: 10.7498/aps.58.7282

摘要
研究了具有不同台阶数目的AlGaN插入层对在6H-SiC衬底上利用金属有机物气相外延（MOVPE）生长的GaN体材料残余应力和表面形貌的影响.高分辨率X射线衍射测试表明样品的c轴晶格常数随台阶数目的增多而增大；低温光荧光谱中GaN发光峰也随着台阶数目增多而发生蓝移，这些变化都反映出GaN中残余张应力的减小.此外，原子力显微镜测试表明样品表面起伏和粗糙度也都随着插入层的引入和台阶数目的增多得到了明显的改善.

关键词:
残余应力 /

表面形貌 /

SiC衬底 /

AlGaN插入层
Abstract
GaN layers with AlGaN intermediate layers of different Al mole fraction steps were grown on 6H-SiC by metal organic vapour phase epitaxy system. The residual stress and surface morphology of these samples were compared with GaN/AlN/SiC structure in detail. High resolution X-ray diffraction indicates that the c-axis constant increases with the increasing number of AlGaN steps, while low-temperature photoluminescence measurement shows a blue-shift of the GaN peak. These results should be attributed to the decreased residual stress in GaN. Furthermore, surface morphology of samples with AlGaN intermediate layers is improved according to the results of atomic force microscope.

Keywords:
residual stress /

surface morphology /

SiC substrate /

AlGaN intermediate layer
作者及机构信息
江洋,

罗毅,

席光义,

汪莱,

李洪涛,

赵维,

韩彦军

1.
清华大学电子工程系，清华信息科学与技术国家实验室（筹），集成光电子学国家重点实验室，北京 100084

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：60536020，60723002）、国家重点基础研究发展计划（批准号：2006CB302801，2006CB302804，2006CB302806, 2006CB921106）、国家高技术研究发展计划（批准号：2006AA03A105）和北京市科委重大计划（批准号：D0404003040321）资助的课题.
Authors and contacts
Jiang Yang,

Luo Yi,

Xi Guang-Yi,

Wang Lai,

Li Hong-Tao,

Zhao Wei,

Han Yan-Jun

1.
清华大学电子工程系，清华信息科学与技术国家实验室（筹），集成光电子学国家重点实验室，北京 100084
参考文献

施引文献

[1]	郝广辉, 李泽鹏, 高玉娟, 周亚昆. 表面形貌对热阴极电子发射特性的影响. 物理学报, 2019, 68(3): 037901. doi: 10.7498/aps.68.20181725
[2]	王毅, 郭哲, 朱立达, 周红仙, 马振鹤. 基于谱域相位分辨光学相干层析的纳米级表面形貌成像. 物理学报, 2017, 66(15): 154202. doi: 10.7498/aps.66.154202
[3]	陶海岩, 陈锐, 宋晓伟, 陈亚楠, 林景全. 飞秒激光脉冲能量累积优化对黑硅表面形貌的影响. 物理学报, 2017, 66(6): 067902. doi: 10.7498/aps.66.067902
[4]	陆勇俊, 杨溢, 王峰会, 楼康, 赵翔. 连续梯度的功能层对燃料电池在初始还原过程中曲率及残余应力的影响. 物理学报, 2016, 65(9): 098102. doi: 10.7498/aps.65.098102
[5]	周勋, 罗子江, 王继红, 郭祥, 丁召. 低As压退火对GaAs(001)表面形貌与重构的影响. 物理学报, 2015, 64(21): 216803. doi: 10.7498/aps.64.216803
[6]	喻晓, 沈杰, 钟昊玟, 张洁, 张高龙, 张小富, 颜莎, 乐小云. 强脉冲电子束辐照材料表面形貌演化的模拟. 物理学报, 2015, 64(21): 216102. doi: 10.7498/aps.64.216102
[7]	王宏, 云峰, 刘硕, 黄亚平, 王越, 张维涵, 魏政鸿, 丁文, 李虞锋, 张烨, 郭茂峰. 晶圆键合和激光剥离工艺对GaN基垂直结构发光二极管芯片残余应力的影响. 物理学报, 2015, 64(2): 028501. doi: 10.7498/aps.64.028501
[8]	景蔚萱, 王兵, 牛玲玲, 齐含, 蒋庄德, 陈路加, 周帆. ZnO纳米线薄膜的合成参数、表面形貌和接触角关系研究. 物理学报, 2013, 62(21): 218102. doi: 10.7498/aps.62.218102
[9]	彭述明, 申华海, 龙兴贵, 周晓松, 杨莉, 祖小涛. 氘化及氦离子注入对钪膜的表面形貌和相结构的影响. 物理学报, 2012, 61(17): 176106. doi: 10.7498/aps.61.176106
[10]	苏法刚, 梁静秋, 梁中翥, 朱万彬. 光辐射吸收材料表面形貌与吸收率关系研究. 物理学报, 2011, 60(5): 057802. doi: 10.7498/aps.60.057802
[11]	狄国庆. 溅射制备Ta2O5薄膜的表面形貌与光学特性. 物理学报, 2011, 60(3): 038101. doi: 10.7498/aps.60.038101
[12]	张丽卿, 张崇宏, 杨义涛, 姚存峰, 孙友梅, 李炳生, 赵志明, 宋书建. 高电荷态离子126Xeq+引起GaN表面形貌变化研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5578-5584. doi: 10.7498/aps.58.5578
[13]	岑忞, 章岳光, 陈卫兰, 顾培夫. 沉积速率和氧分压对HfO2薄膜残余应力的影响. 物理学报, 2009, 58(10): 7025-7029. doi: 10.7498/aps.58.7025
[14]	孙浩亮, 宋忠孝, 徐可为. 基体对应力诱导的纳米晶W膜开裂行为的影响. 物理学报, 2008, 57(8): 5226-5231. doi: 10.7498/aps.57.5226
[15]	孔德军, 张永康, 陈志刚, 鲁金忠, 冯爱新, 任旭东, 葛涛. 基于XRD的镀锌钝化膜残余应力试验研究. 物理学报, 2007, 56(7): 4056-4061. doi: 10.7498/aps.56.4056
[16]	张永康, 孔德军, 冯爱新, 鲁金忠, 葛涛. 涂层界面结合强度检测研究(Ⅱ)：涂层结合界面应力检测系统. 物理学报, 2006, 55(11): 6008-6012. doi: 10.7498/aps.55.6008
[17]	邸玉贤, 计欣华, 胡明, 秦玉文, 陈金龙. 基片曲率法在多孔硅薄膜残余应力检测中的应用. 物理学报, 2006, 55(10): 5451-5454. doi: 10.7498/aps.55.5451
[18]	秦琦, 于乃森, 郭丽伟, 汪洋, 朱学亮, 陈弘, 周均铭. 使用SiNx原位淀积方法生长的GaN外延膜中的应力研究. 物理学报, 2005, 54(11): 5450-5454. doi: 10.7498/aps.54.5450
[19]	邵淑英, 范正修, 邵建达. ZrO2／SiO2多层膜中膜厚组合周期数及基底材料对残余应力的影响. 物理学报, 2005, 54(7): 3312-3316. doi: 10.7498/aps.54.3312
[20]	林洪峰, 谢二庆, 马紫微, 张军, 彭爱华, 贺德衍. 射频溅射法制备3C-SiC和4H-SiC薄膜. 物理学报, 2004, 53(8): 2780-2785. doi: 10.7498/aps.53.2780

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物理学报. 2009, 58(10): 7282-7287.

doi: 10.7498/aps.58.7282.

AlGaN插入层对6H-SiC上金属有机物气相外延生长的GaN薄膜残余应力及表面形貌的影响

1. 清华大学电子工程系，清华信息科学与技术国家实验室（筹），集成光电子学国家重点实验室，北京 100084

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：60536020，60723002）、国家重点基础研究发展计划（批准号：2006CB302801，2006CB302804，2006CB302806, 2006CB921106）、国家高技术研究发展计划（批准号：2006AA03A105）和北京市科委重大计划（批准号：D0404003040321）资助的课题.

收稿日期: 2008-12-25
修回日期: 2009-01-13
刊出日期: 2009-05-05

摘要: 研究了具有不同台阶数目的AlGaN插入层对在6H-SiC衬底上利用金属有机物气相外延（MOVPE）生长的GaN体材料残余应力和表面形貌的影响.高分辨率X射线衍射测试表明样品的c轴晶格常数随台阶数目的增多而增大；低温光荧光谱中GaN发光峰也随着台阶数目增多而发生蓝移，这些变化都反映出GaN中残余张应力的减小.此外，原子力显微镜测试表明样品表面起伏和粗糙度也都随着插入层的引入和台阶数目的增多得到了明显的改善.

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Effect of AlGaN intermediate layer on residual stress control and surface morphology of GaN grown on 6H-SiC substrate by metal organic vapour phase epitaxy

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清华大学电子工程系，清华信息科学与技术国家实验室（筹），集成光电子学国家重点实验室，北京 100084

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Effect of AlGaN intermediate layer on residual stress control and surface morphology of GaN grown on 6H-SiC substrate by metal organic vapour phase epitaxy

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Effect of AlGaN intermediate layer on residual stress control and surface morphology of GaN grown on 6H-SiC substrate by metal organic vapour phase epitaxy

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