Si(111)衬底上GaN外延的MOCVD生长及其应力研究的综述报告.docx

Si(111)衬底上GaN外延的MOCVD生长及其应力研究的综述报告
Si(111)衬底上GaN外延的MOCVD生长及其应力研究的综述报告
概述
氮化镓（GaN）是一种半导体材料，在射频、微波和光电子领域有着广泛的应用。其中，在高亮度并且高效率的发光二极管（LED）中，GaN得到了更多的关注。GaN的最大优势是它的宽带隙。在生长GaN薄膜研究中，外延技术被广泛应用。Si（111）衬底因为其优良的平整度和廉价成为了研究外延GaN生长的一个主要选择。
MOCVD法
金属有机化学气相沉积（MOCVD）法是一种常用的生长GaN的方法。在MOCVD中，液态金属有机化合物与气体流媒介反应，生成GaN薄膜。助剂气体如氨气等通入反应室，同时恰当的反应温度和气压控制使GaN薄膜在Si衬底上生长。
Si(111)衬底的GaN生长应力
在Si(111)衬底上生长GaN外延薄膜时，出现了应力的问题。生长的GaN膜不断地在生长过程中积累压力，在合适的沉积反应条件下可以实现厚度上均质的GaN薄膜，但这种应力可能会导致GaN的剥离或者损坏。为了解决这个问题，研究人员一直在努力寻找减少GaN薄膜应力的方法。
多种方法被提出和发展。这些方法包括尺寸设计、衬底预处理、缓冲层等。其中最广泛应用的方法是缓冲层生长，这种技术在Si衬底上生长GaN外延薄膜中得到了广泛的应用。
硅衬底的表面平整度及衬底预处理
使用Si(111)衬底进行GaN的生长，首先需要考虑的问题就是表面平整度。Si衬底表面缺陷和微观氧化层可能会导致在生长GaN薄膜时损坏外延薄膜的平整度和结构性质。衬底的处理方法包括金属-有机分子外延（MOMBE）、化学机械抛光CMP、激光抛光LTP等。这些方法都能有效地加强衬底的表面平整度和改善它的结构特性。
GaN薄膜的缓冲层
在Si(111)衬底上生长GaN外延薄膜时，使用缓冲层技术是一种有效的补救方法，可以改善薄膜的质量和减轻膜应力，缓冲层是一种中间层，完美地连接起Si衬底和GaN外延薄膜，使压力分布得到均衡。一些常用的缓冲层包括AlN、GaN、InN等，其中使用AlN作为缓冲层，可以获得对Si衬底上形成的GaN薄膜硬度和稳定性的减少。
总结
Si(111)衬底上GaN外延的MOCVD生长和应力问题一直广受关注，越来越多的研究人员正在贡献他们的知识和经验。尽管生长GaN薄膜产生应力的问题仍然存在，但通过引入新技术和方法，越来越多的生产厂家已经实现了GaN薄膜的均质生长。未来通过科技的不断进步，Si(111)衬底上GaN外延的MOCVD生长技术将会有更广泛的应用和发展。