在Sc₂O₃/Si模板上的GaN金属-有机蒸汽相表,用于III组化物单体融合到Si技术中的III组化物

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 半导体物理 半导体物理
• 经轴生长 经轴生长 经轴生长

背景情况:

• 化 (GaN) 与 (Si) 的融合对于先进的电子产品至关重要.
• 在Si上直接种植高质量的GaN面临着由于格子和热不匹配的挑战.
• 氧化 (Sc2O3) 已成为Si上的GaN表皮氧化的一种有希望的缓冲层.

研究的目的:

• 分析在Sc2O3/Si模板上生长的GaN层的结构质量,应变,形态和缺陷.
• 研究生长大气 (与) 和化对GaN特性的影响.
• 展示应变管理策略,以在Si.上实现无裂纹的GaN.

主要方法:

• 金属有机蒸汽相表皮氧 (MOVPE) 用于GaN生长.
• 用X射线衍射 (XRD),拉曼光谱,原子力显微镜 (AFM),阴极光发射 (CL) 和扫描电子显微镜 (SEM) 来进行材料特征.
• 插入AlN/GaN间层用于应变工程.

主要成果:

• 在N2和H2大气中,在Sc2O3/Si模板上实现了连续的,单晶的,面向c轴的GaN层.
• 在N2中观察到立方GaN的微条纹形成,在H2中消失.
• 切换到H2大气减少了位移密度,立方GaN,并改善了表面形态.
• 使用AlN/GaN间层的应变工程导致了光滑,无裂纹的GaN层.

结论:

• 优化MOVPE生长条件和大气控制对于高质量的GaN在Sc2O3/Si.上至关重要.
• 使用间层的应变管理是有效的减轻拉伸应变和防止裂纹.
• 这种方法显示了将GaN光电子和动力设备集成到平台上的巨大潜力.