硅衬底GaN基LED外延生长的研究
Si衬底GaN基蓝光LED老化性能
别用积分球测试系统在工作 电流 ６பைடு நூலகம் Ａ时测量 Ｏｍ
基金项 目：国家“ ６ ”计划 （０ ３ Ａ ０ １０２ ０ Ａ ３ １ １ ） ８３ ２ ０ Ａ ３ ２６ ，０ ５ Ａ １０ ０ 资助项 目 作者简介 ： 肖友鹏（ ９９ ， ， １７ 一） 男 江西萍乡人 ， 主要从事 ｓ 衬底 Ｇ Ｎ基 Ｌ Ｄ的研究。 ｉ ａ Ｅ
制 的变化 ， 片制造 中欧姆 接触 电学性能 的变化 、 芯
５０ ｔ 设计 工作 电流 为 ６ ０ ｍ， ａ ０ｍＡ。外 延 片是 本实
验 室 Ｔ ｏ ａ ｗ ｎＭＯ Ｖ ｈｍ ｓ ａ Ｃ Ｄ外延 系统上生 长 的 ， Ｓ 衬 底是 Ｓ（１ ） ； ｉ１１ ¨ 经过基 板转移 、 腐蚀衬底 等步骤
之一 。
２ 实
验
Ｇ Ｎ基 蓝光 Ｌ Ｄ芯 片样 品尺 寸为 ５０ ｔ ａ Ｅ ０ ｍ× ａ
Ｌ Ｄ 的制 作 要 依 次 经 过 外 延 生 长 、 片制 Ｅｓ 芯 作 、 件 封 装 等 主 要 环 节 Ｊ每 个 环 节 都 会 对 器 ， Ｌ Ｄ 器件 的可靠 性 和 寿命 产 生影 响。外延 材 料 Ｅｓ 中非 辐射复合 缺 陷 的生 成 、 流子 注人 活 性 区机 载
率蓝 光 Ｌ Ｄ和 ｓ 衬底 Ｇ Ｎ基 绿光 Ｌ Ｄ进 行 ９ Ｅ ｉ ａ Ｅ ０ ｍ Ａ大 电流 １５ ｏ 温老 化 ， 果显 示 器 件无 光 ２ Ｃ高 结 衰， 电学性能 非 常稳定 “ 。而对 Ｌ Ｄ进行 ＳＮ Ｊ Ｅ ｉ 膜钝化 也会 改 善 器件 的可 靠性 ¨ 。本 文 在 常温 下对 ５ ０ Ｉ ×５０ Ｉ 的 Ｇ Ｎ基 蓝光 Ｌ Ｄ 芯片 ０ ｍ ０ ｍ ｘ ｘ ａ Ｅ 注入 ２ ０ｍ 的电流持 续老 化 １０ ０ｈ 报 道 了加 ０ Ａ ０ ，
三种LED衬底比较
对于制作LED芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。
应该采用哪种合适的衬底，需要根据设备和LED器件的要求进行选择。
目前市面上一般有三种材料可作为衬底：·蓝宝石（Al2O3）·硅 (Si)碳化硅（SiC）[/url]蓝宝石衬底通常，GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。
蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。
因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。
图1示例了使用蓝宝石衬底做成的LED芯片。
图1 蓝宝石作为衬底的LED芯片使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题，例如晶格失配和热应力失配，这会在外延层中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难。
蓝宝石是一种绝缘体，常温下的电阻率大于1011Ω·cm，在这种情况下无法制作垂直结构的器件；通常只在外延层上表面制作n型和p型电极（如图1所示）。
在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少，同时增加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程，结果使材料利用率降低、成本增加。
由于P型GaN掺杂困难，当前普遍采用在p型GaN上制备金属透明电极的方法，使电流扩散，以达到均匀发光的目的。
但是金属透明电极一般要吸收约30%~40%的光，同时GaN基材料的化学性能稳定、机械强度较高，不容易对其进行刻蚀，因此在刻蚀过程中需要较好的设备，这将会增加生产成本。
蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石，但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割（从400nm减到100nm左右）。
添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。
蓝宝石的导热性能不是很好（在100℃约为25W/（m·K））。
因此在使用LED器件时，会传导出大量的热量；特别是对面积较大的大功率器件，导热性能是一个非常重要的考虑因素。
硅衬底高光效gan基蓝色发光二极管
硅衬底高光效gan基蓝色发光二极管以硅衬底高光效GAN基蓝色发光二极管为标题，我们来探讨一下这种新型发光二极管的特点和应用。
一、引言发光二极管（LED）作为一种节能环保、寿命长、体积小的光源，已经广泛应用于照明、显示、通信等领域。
然而，传统的LED在蓝光发射方面还存在一些问题，如低发光效率、频谱不稳定等。
为了解决这些问题，硅衬底高光效GAN基蓝色发光二极管应运而生。
二、硅衬底高光效GAN基蓝色发光二极管的特点1. 高发光效率：硅衬底可以提供更好的晶格匹配，有助于提高发光效率。
2. 高热稳定性：硅衬底具有良好的热导性能，可以有效地散热，提高LED的热稳定性。
3. 高亮度：硅衬底高光效GAN基蓝色发光二极管具有较高的亮度，能够满足一些高亮度要求的应用场景。
4. 窄频谱：硅衬底高光效GAN基蓝色发光二极管的频谱稳定性较好，能够提供更纯净的蓝光。
三、硅衬底高光效GAN基蓝色发光二极管的应用1. 智能照明：硅衬底高光效GAN基蓝色发光二极管可以用于智能照明系统中，提供高亮度的蓝光，使照明效果更加明亮和舒适。
2. 显示技术：硅衬底高光效GAN基蓝色发光二极管可以用于液晶显示器的背光源，提供高亮度的蓝光，使显示效果更加清晰和鲜艳。
3. 光通信：硅衬底高光效GAN基蓝色发光二极管可以用于光通信系统中，作为高速传输的光源，提供稳定的蓝光信号。
4. 医疗器械：硅衬底高光效GAN基蓝色发光二极管可以用于一些医疗器械中，如光疗仪、光动力学治疗设备等，提供高亮度的蓝光，有助于治疗效果的提升。
四、硅衬底高光效GAN基蓝色发光二极管的发展前景随着人们对节能环保、高效照明的需求不断增加，硅衬底高光效GAN基蓝色发光二极管有着广阔的市场前景。
同时，随着技术的不断进步，硅衬底高光效GAN基蓝色发光二极管的性能将得到进一步提升，应用范围也将更加广泛。
总结：硅衬底高光效GAN基蓝色发光二极管作为一种新型的发光二极管，具有高发光效率、高热稳定性、高亮度和窄频谱等特点，适用于智能照明、显示技术、光通信和医疗器械等领域。
三种衬底材料比较
对于制作LED芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。
应该采用哪种合适的衬底，需要根据设备和LED器件的要求进行选择。
目前市面上一般有三种材料可作为衬底：·蓝宝石（Al2O3）·硅 (Si)碳化硅（SiC）蓝宝石衬底通常，GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。
蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。
因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。
图1示例了使用蓝宝石衬底做成的LED芯片。
图1 蓝宝石作为衬底的LED芯片[/url]使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题，例如晶格失配和热应力失配，这会在外延层中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难。
蓝宝石是一种绝缘体，常温下的电阻率大于1011Ω·cm，在这种情况下无法制作垂直结构的器件；通常只在外延层上表面制作n型和p型电极（如图1所示）。
在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少，同时增加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程，结果使材料利用率降低、成本增加。
由于P型GaN掺杂困难，当前普遍采用在p型GaN上制备金属透明电极的方法，使电流扩散，以达到均匀发光的目的。
但是金属透明电极一般要吸收约30%~40%的光，同时GaN基材料的化学性能稳定、机械强度较高，不容易对其进行刻蚀，因此在刻蚀过程中需要较好的设备，这将会增加生产成本。
蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石，但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割（从400nm减到100nm左右）。
添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。
蓝宝石的导热性能不是很好（在100℃约为25W/（m·K））。
因此在使用LED器件时，会传导出大量的热量；特别是对面积较大的大功率器件，导热性能是一个非常重要的考虑因素。
gan基micro-led显示芯片的制备及刻蚀工艺的研究
gan基micro-led显示芯片的制备及刻蚀工艺的研究
gan基micro-led显示芯片的制备及刻蚀工艺的研究是在制备和刻蚀gan基micro-led显示器件方面的科学研究。
GaN基Micro-LED显示芯片制备涉及到以下几个关键步骤：
1. 材料制备：首先需要制备高质量的GaN材料作为基底。
常
用的制备方法包括金属有机化学气相沉积（MOCVD）和分子
束外延（MBE）。
2. 片区划分：通过微影技术在GaN基底上将芯片的不同区域
进行划分，例如LED灯珠、电极等。
3. 生长外延层：使用外延生长技术，在每个片区上生长GaN
外延层，以形成LED的p型和n型层。
这一步骤通常是通过MOCVD或MBE来完成。
4. 刻蚀：通过刻蚀工艺，将外延生长层中不需要的部分去除，以形成LED的结构。
常用的刻蚀方法包括干法刻蚀（如ICP
刻蚀）和湿法刻蚀。
刻蚀工艺的研究是为了提高材料的刻蚀速率和刻蚀选择性，以实现更高质量的芯片制备。
这包括对刻蚀气体的选择、刻蚀条件的优化、刻蚀设备的改进等。
此外，也有一些研究致力于开发新的刻蚀方法，如离子束刻蚀、等离子刻蚀等，以提高刻蚀的精度和效率。
总的来说，GaN基Micro-LED显示芯片的制备及刻蚀工艺的研究是为了实现高质量、高性能的Micro-LED显示器件。
这一研究涉及到材料制备、芯片设计、外延生长、刻蚀工艺等多个方面的内容，对于推动Micro-LED显示技术的发展具有重要意义。
硅衬底LED芯片主要制造工艺解析
硅衬底LED芯片主要制造工艺1993年世界上第一只GaN基蓝色LED问世以来，LED制造技术的发展令人瞩目。
目前国际上商品化的GaN基LED均是在蓝宝石衬底或S iC衬底上制造的。
但蓝宝石由于硬度高、导电性和导热性差等原因，对后期器件加工和应用带来很多不便，SiC同样存在硬度高且成本昂贵的不足之处，而价格相对便宜的Si衬底由于有着优良的导热导电性能和成熟的器件加工工艺等优势，因此Si衬底GaN基LED制造技术受到业界的普遍关注。
目前日本日亚公司垄断了蓝宝石衬底上GaN基LED专利技术，美国CREE公司垄断了SiC衬底上GaN基LED专利技术。
因此，研发其他衬底上的GaN基LED生产技术成为国际上的一个热点。
南昌大学与厦门华联电子有限公司合作承担了国家863计划项目“基于Si衬底的功率型GaN 基LED制造技术”，经过近三年的研制开发，目前已通过科技部项目验收。
1、Si衬底LED芯片制造1.1 技术路线在Si衬底上生长GaN，制作LED蓝光芯片。
工艺流程：在Si衬底上生长AlN缓冲层→生长n型GaN→生长InGaN／GaN多量子阱发光层→生长p型AIGaN层→生长p型GaN层→键合带Ag反光层并形成p型欧姆接触电极→剥离衬底并去除缓冲层→制作n型掺si层的欧姆接触电极→合金→钝化→划片→测试→包装。
1.2 主要制造工艺采用Thomas Swan CCS低压MOCVD系统在50 mm si(111)衬底上生长GaN基MQW结构。
使用三甲基镓(TMGa)为Ga源、三甲基铝(TMAI)为Al源、三甲基铟(TMIn)为In源、氨气(NH3)为N源、硅烷(SiH4)和二茂镁(CP2Mg)分别用作n型和p型掺杂剂。
首先在Si(111)衬底上外延生长AlN缓冲层，然后依次生长n型GaN层、InGaN／GaN多量子阱发光层、p型AlGaN 层、p型GaN层，接着在p面制作Ag反射镜并形成p型欧姆接触，然后通过热压焊方法把外延层转移到导电基板上，再用Si腐蚀液把Si衬底腐蚀去除并暴露n型GaN层，使用碱腐蚀液对n 型面粗化后再形成n型欧姆接触，这样就完成了垂直结构LED芯片的制作。
GaN基材料的质量和LED光电性能的研究中期报告
GaN基材料的质量和LED光电性能的研究中期报告
在GaN基材料的质量和LED光电性能的研究中期报告中，研究人员可以针对以下方面进行报告：
1. GaN基材料的制备和表征：报告中可以介绍GaN基材料的制备方法以及制备过程中遇到的问题及解决方案，并对制备的GaN基材料进行表征，包括表面形貌、晶体结构、光学和电学性质等方面的测量和分析结果。
2. GaN LED器件制备和性能测试：报告中可以介绍GaN LED器件的制备方法和工艺步骤，包括外延生长、光刻、金属沉积等。
同时，对制备的GaN LED器件进行光电性能测试，包括电学测试、光学测试、发光波长及亮度等性能测量结果并与已有文献进行对比和分析。
3. 材料和器件的优化：根据对GaN基材料和LED器件性能测试的结果和分析，研究人员可以针对其不足之处进行优化。
例如对外延生长条件以及制备工艺进行优化，进一步提高晶体质量和器件性能。
4. 未来工作计划：根据目前的研究进展和研究结果的分析，报告中应该提出下一步的研究计划和目标。
例如，进一步优化材料和器件的性能，探究更多的制备和测试方法，拓展GaN材料在其他领域的应用等。
总之，中期报告应该对目前的研究进展进行系统和详细的说明，提出具体和切实可行的研究计划和目标，有利于研究整个过程的管理和顺利推进研究工作。
LED外延结构及材料特性分析_最终版
界面 特性好
不同的衬底材料，需 要不同的外延生长技 术、芯片加工技术和
器件封装技术。
化学稳 定性好
大尺寸
衬底材料的选择
热学 性能好
价格 低廉
10
机械 性能好
光学 性能好
导电 性好
主要因素
（1）衬底与外延膜的晶格匹配 衬底材料和外延膜晶格匹配很重要。晶格匹配包含二个内容：外延
生长面内的晶格匹配，即在生长界面所在平面的某一方向上衬底与外延膜 的匹配；沿衬底表面法线方向上的匹配。 （2）衬底与外延膜的热膨胀系数匹配
红黄光 LED
LPE
GaP外延层 565-700nm
VPE MOCVD
GaAsP外延层 630-650nm AlInGaP外延层
优点：解决了GaAs衬底吸光的缺点。 缺点：晶格失配，需要利用缓冲层来生长InGaP和AlGaInP结构。
20
缓冲层、局限层
21
GaN基本结构特征
Ⅲ-Ⅴ化合物半导体原子的成键通常以sp3电子杂化形成的四度配位构型， GaN半导体也不例外，即以四面体结构(tetrahedron)为基本结构单元，这种 晶体结构通常有两种，即纤锌矿(WZ)和闪锌矿(ZB)结构。
LED外延结构及材料特性分析
技术工程部
汇报人：邢星 时间：2010.11.11
1
LED结构分析 大纲
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
收稿日期:2009204203 基金项目:国家自然科学基金资助项目(60806017);深圳大学科研启动基金资助项目(200840) 作者简介:彭冬生(19782),男,江西人,讲师,博士,主要从事Ⅲ2Ⅴ族化合物半导体光电材料与器件研究。
文章编号:100422474(2009)0420544203硅衬底G a N 基L ED 外延生长的研究彭冬生1,王质武2,冯玉春1,牛憨笨1(1.深圳大学光电子器件与系统(教育部、广东省)重点实验室,广东深圳518060;2.深圳方大国科光电技术有限公司,广东深圳518055) 摘 要:采用在AlN 缓冲层后原位沉积SiN 掩膜层,然后横向外延生长GaN 薄膜。
通过该法在硅衬底上获得了1.7μm 无裂纹的G aN 薄膜,并在此基础上外延生长出了G aN 基发光二极管(L ED )外延片,其外延片的总厚度约为1.9μm 。
采用高分辨率双晶X 2射线衍射(DCXRD )、原子力显微镜(A FM )测试分析。
结果表明,GaN 薄膜(0002)面的半峰全宽(FW HM )降低到403arcsec ,其表面平整度得到了很大的改善;In GaN/GaN 多量子阱的界面较平整,结晶质量良好。
光致发光谱表明,G aN 基L ED 峰值波长为469.2nm 。
关键词:硅衬底;GaN 薄膜;发光二极管(L ED )中图分类号:O484;TN30 文献标识码:AStudy on the Epitaxial G row th of G a N 2based L EDs on Silicon SubstratePENG Dong 2sheng 1,WANG Zhi 2wu 2,FENG Yu 2chun 1,NIU H an 2ben 1(1.Key Lab.of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province ,Shenzhen University ,Shenzhen 518060,China ;2.Fangda Guoke Optoelectronics Technology Limited Company ,Shenzhen 518055,China ) Abstract :The SiN mask layer which is deposited on AlN buffer layer in situ is used to grow G aN films lateral 2ly.The crack 2f ree G aN film with thickness over 1.7micron is grown on Si (111)substrate successf ully.On the ba 2sis of it ,the G aN 2based L EDs with the thickness of 1.9μm have been prepared epitaxially.The microstructures of samples are analyzed by atomic force microscopy (AFM )and high 2resolution double crystal X 2ray diff raction (DCXRD ).These results indicate that the f ull 2width at half 2maximum (FW HM )on (0002)plane of GaN film is de 2creased to 403arcsec ,and the surface quality has been improved.The crystal quality of In G aN/GaN multiple quan 2tum wells (MQWs )is preferable ,and the interface of MQWs is level ,too.The peak wavelength of GaN 2based L ED on silicon substrate is 469.2nm ,based on the Photoluminescence (PL )spectra.K ey w ords :Silicon substrate ;GaN film ;L ED 虽然GaN 是很理想的半导体器件材料,但一直缺乏合适的衬底,因此一直得不到质量很好的GaN 外延层,目前用于器件的GaN 材料是通过蓝宝石或SiC 衬底外延出来的。
可是这两种衬底也存在着明显的不足,蓝宝石是绝缘体,硬度高和导热性差,加工困难;而SiC 成本很高,使器件的生产成本很高。
如用Si 作衬底,相对上述两种衬底材料有着很大的优势,主要有面积大,成本低,高质量,导电、导热性能良好等优点。
因此,在Si 衬底上生长GaN 薄膜的研究受到了广泛关注[1]。
但用Si 作衬底还存在着很多困难,GaN 外延层和Si 晶体存在着较大的晶格失配,使外延层出现大量位错;GaN 和Si 晶体还存在着很大的热失配,在反应结束时从高温下降到室温,这种热失配将在外延层产生巨大的张应力,从而引起外延片的龟裂。
为了解决龟裂,采用了各种缓冲层技术,如AlN [2]、GaN [3]、Al GaN [4]、ZnO [5]、GaAs [6]等,以及采用掩膜技术和侧向外延技术等[728]。
本文采用AlN 缓冲层后原位生长SiN 掩膜层,随后外延生长高质量GaN 薄膜,并在此基础上外延生长出GaN 基发光二极管(L ED )外延片。
1 实验采用Thomas Swan 的L P 2MOCVD 系统。
选用Si (111)为衬底,三甲基镓(TM Ga )、三甲基铝(TMAl )、三甲基铟(TMIn )及高纯N H 3分别为Ga 、Al 、In 及N 源,H 2和N 2为载气,硅烷(Si H 4)和二茂镁(CP 2Mg )分别为n 型和p 型掺杂剂。
在生长前要对Si 衬底进行清洗,以去除污染物和杂质,获得干净的表面。
外延生长过程如下:样品1先在1100℃、H 2气氛下氢化10min ,以清洁硅片表面;在氢化处理后,降温到1060℃生长AlN 缓冲层和高温GaN 层,在高温GaN 层生长过程中两次插入L T 2AlN 插入层。
样品2仅在AlN 缓冲层后原位沉积一SiN 层,该SiN 层作为随后高温GaN 外延生长的掩膜层,可降低GaN 薄膜的位错密度,其他外延条件与样品1一致,通过SiN 层的生长可获得第31卷第4期压 电 与 声 光Vol.31No.42009年8月PIEZO EL ECTECTRICS &ACOUSTOOPTICSAug.20091.7μm 无龟裂GaN 外延层。
在此基础上进行L ED全结构的生长,其结构示意图如图1所示。
整个生长过程,反应室压力始终保持在13333Pa ,降温过程为台阶梯度式慢降温。
图1 硅衬底GaN 基L ED 的外延片结构示意图采用日本Seiko Inst rument s Inc.公司的SPA300HV 原子力显微镜(A FM )分析表面形貌,P H IL IPS 公司的PW3040/00高分辨率双晶X 2射线双晶衍射仪(DCXRD )分析GaN 的结晶质量。
采用英国Accent 公司的RPM2000光致发光谱(PL )测量薄膜的发光光谱,其激发光源为266nm ,4倍频Nd ∶YA G 激光器。
2 结果与讨论采用X 2射线双晶衍射仪的三轴晶系统测试样品1、2,从三轴晶系统的扫描曲线中均可得到清晰的GaN (0002)衍射峰。
图2为样品1、2的(0002)DCXRD 摇摆曲线。
图2 样品1、2的DCXRD 摇摆曲线GaN (0002)面半峰全宽(FW HM )大小表征了GaN 薄膜的螺位错密度的大小。
其FW HM 越小,表明晶体的生长质量较好,位错密度较低,低的位错密度对于器件的性能有很大的提高[9]。
由图2可见,样品1(0002)面的FW HM 为465arcsec ,而样品2(0002)面的FW HM 降低到403arcsec ,样品2的结晶质量比样品1的更好。
这说明原位沉积SiN 作为掩膜层来横向外延生长GaN ,可降低GaN 薄膜的位错密度,提高其晶体质量。
SiN 原位淀积后,在表面形成微小尺寸的颗粒,并随机分布,在其上继续生长GaN 薄膜。
外延只能在那些没有被SiN 颗粒覆盖的窗口区进行,生长由二维向三维转变,这是一种选区生长。
同时,由于SiN 颗粒尺寸很小,GaN 很快生长到SiN 的上边缘,横向外延随之发生,直至岛状生长完全合并,继续进行二维生长。
在横向外延生长过程中,其部分线位错会弯曲90°,使其不能到达薄膜表面,这样可降低位错密度,提高薄膜晶体质量。
图3为样品1、2的原子力显微(A FM )图像,取样尺寸为30μm ×30μm 。
样品1的均方根粗糙度(RMS )为18.7nm ;样品2的RMS 为3.4nm ,样品2的表面比样品1的更平整,也即表明,插入SiN 掩膜层外延生长的GaN 薄膜的表面平整度更优。
图3 样品1、2的A FM 图像由于SiN 插入层可降低GaN 薄膜的位错密度,提高其晶体质量,且采用此法可获得厚1.7μm 无裂纹的GaN 薄膜。
在此研究的基础上外延生长出如图1所示的GaN 基L ED 的外延片,整个外延片的厚度约为1.9μm 。
图4为In GaN/GaN MQ Ws 的DCXRD (0002)面摇摆曲线,图中最强的衍射峰来自GaN 层;除了GaN 的衍射峰外,从图中还可清楚地观察到来自于In GaN/GaN 多量子阱衍射的卫星峰。
通常情况下,界面过渡越陡峭,所观察到的卫星峰就越多;然而,当量子阱中存在缺陷,如失配位错,界面起伏及周期厚度不均时,会使卫星峰展宽,并导致卫星峰间的干涉条纹消失(又称厚度条纹或Pendellosung 条纹)。
从图中可看出多个卫星峰,同时也能观察到明显的干涉条纹,故该多量子阱结晶质量良好。
第4期彭冬生等:硅衬底G aN 基L ED 外延生长的研究545 图4 In G aN/G aN MQWs 的DCXRD (0002)面摇摆曲线由超晶格或多层膜的衍射动力学理论可推导出从卫星峰来计算多量子阱的每个周期的厚度 L =λ|γH |ΔθM sin (2θB )(1)式中 L 为阱厚(t w )和垒厚(t b )之和;γH 为入射线的方向余弦;λ为X 2射线的波长(0.15405nm );ΔθM 为相邻两卫星峰间的间距;θB 为晶体GaN (0002)面的布喇格衍射角。