发现化对III-化物MOCVD/MOVPE表过程中原子级失位密度的影响
P K Saxena1, P Srivastava2, Anshika Srivastava2
1Tech Next Lab Pvt Ltd, Lucknow, UP, India. praveen@technextlab.com.
Scientific reports
|April 12, 2025
概括
在表皮氧化过程中优化氨 (NH3) 预流持续时间,可显著降低化 (AlN) 和化 (GaN) 缓冲层中的缺陷密度. 较长的预流时间最大限度地降低了线程脱位密度 (TDD),改善了III-化物生长的晶体质量.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 计算材料科学科学 计算材料科学
背景情况:
- 化 (AlN) 和化 (GaN) 等III-化的表轴生长对于电子和光电子设备至关重要.
- 基质的准备,包括预流处理,极大地影响了薄膜的晶体质量和缺陷形成.
- 了解缓冲层中应变的发展和缺陷机制对于高性能设备制造至关重要.
研究的目的:
- 调查氨 (NH3) 预流持续时间对菌发展和基基板上生长的AlN,AlGaN和GaN层中菌株和缺陷形成的影响.
- 分析NH3前流时间,表面形态和线程位移密度 (TDD) 的生成之间的关系.
- 为了提供对III-化物表的原子学见解,补充实验观测.
主要方法:
- 用原子模拟来建模金属有机化学蒸气沉积 (MOCVD) 过程.
- 两项案例研究比较了 (111) 基板上的AlN表与不同的NH3预流持续时间 (0s和30s).
- 多步骤的异质表层模拟检查了GaN在AlN上,并对AlxGa1-xN缓冲层进行了分级,并对NH3的预流时间进行了修改.
主要成果:
- 与30秒的NH3预流相比,30秒的NH3预流显著降低了AlN中的缺陷密度.
- NH3的前流持续时间对沉积单层的形态和质量产生重大影响,影响TDD生成.
- 最低的TDD大约为10^10cm^-2,初始AlN层的位移影响后续层;较短的前流增加了无形SiNx形成.
结论:
- NH3预流的持续时间是控制应变和最大限度地减少上III-化物表中的缺陷的关键参数.
- 优化的NH3预流,包括化步骤,导致较低的TDD和空隙密度,而不是样本没有它.
- 原子模拟有效地复制实验观测,并提供了在异质表皮氧过程中缺陷形成的详细机制.


