2020
DOI: 10.1088/1674-1056/ab6c48
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Comparison study of GaN films grown on porous and planar GaN templates*

Abstract: The GaN thick films have been grown on porous GaN template and planar metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD)-GaN template by halide vapor phase epitaxy (HVPE). The analysis results indicated that the GaN films grown on porous and planar GaN templates under the same growth conditions have similar structural, optical, and electrical properties. But the porous GaN templates could significantly reduce the stress in the HVPE-GaN epilayer and enhance the photoluminescence (PL) intensity. The voids in the po… Show more

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“…GaCl(g)+NH 3 (g)=GaN(s)+HCl(g)+H 2 (g) ( 2) HVPE 生长 GaN 有两种生长模式: 低温(Low temperature, LT)模式和高温(High temperature, HT) [10] 。由于缺乏同质衬底, 异质外延仍是 GaN 晶体生长的主要选择, 因此解决 异质外延过程中产生的失配应力尤为重要。严重的 晶格失配和热失配会造成开裂, 难以完整获取大尺 寸单晶。为了避免开裂, 以衬底预处理为主的辅助 技术应运而生。 对衬底进行蚀刻预处理 [11] 以及加入缓 冲层 [12][13] 能够降低生长晶体内缺陷(位错)的密度, 提高 GaN 的晶体质量。采用多孔衬底是半导体 图 2 HVPE 反应器的结构 [8] Fig. 2 Structure of HVPE reactor [8] 生长技术中实现低位错密度的简单方法, 为晶格失 配材料的异质外延生长提供了可靠的路径, 显著降 低了异质外延过程中产生的应力, 提高了外延层的 光学质量 [14] 。Liu 等 [15] 通过将低温 AlN 缓冲层以及 3D GaN 中间层结合的方式, 利用激光剥离技术 (Laser lift-off technique, LLO)成功在蓝宝石衬底上 [16] 。 激光 扫描速度 [17] 、激光强度 [18] 、环境压力条件 [19] 等操作 参数都会影响分离的 GaN 材料的质量, 需要对其精 确调整。当激光发射后, GaN 薄膜中的压缩应力主 要来自于 GaN 薄膜与蓝宝石衬底之间的热失配。 由 界面 GaN 分解形成 N 2 的蒸发压力和应力释放会造 成开裂 [20] , 通过增加 GaN 厚度、减少压缩应力, 可 以更容易地实现 GaN 的激光剥离 [21] 。…”
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“…GaCl(g)+NH 3 (g)=GaN(s)+HCl(g)+H 2 (g) ( 2) HVPE 生长 GaN 有两种生长模式: 低温(Low temperature, LT)模式和高温(High temperature, HT) [10] 。由于缺乏同质衬底, 异质外延仍是 GaN 晶体生长的主要选择, 因此解决 异质外延过程中产生的失配应力尤为重要。严重的 晶格失配和热失配会造成开裂, 难以完整获取大尺 寸单晶。为了避免开裂, 以衬底预处理为主的辅助 技术应运而生。 对衬底进行蚀刻预处理 [11] 以及加入缓 冲层 [12][13] 能够降低生长晶体内缺陷(位错)的密度, 提高 GaN 的晶体质量。采用多孔衬底是半导体 图 2 HVPE 反应器的结构 [8] Fig. 2 Structure of HVPE reactor [8] 生长技术中实现低位错密度的简单方法, 为晶格失 配材料的异质外延生长提供了可靠的路径, 显著降 低了异质外延过程中产生的应力, 提高了外延层的 光学质量 [14] 。Liu 等 [15] 通过将低温 AlN 缓冲层以及 3D GaN 中间层结合的方式, 利用激光剥离技术 (Laser lift-off technique, LLO)成功在蓝宝石衬底上 [16] 。 激光 扫描速度 [17] 、激光强度 [18] 、环境压力条件 [19] 等操作 参数都会影响分离的 GaN 材料的质量, 需要对其精 确调整。当激光发射后, GaN 薄膜中的压缩应力主 要来自于 GaN 薄膜与蓝宝石衬底之间的热失配。 由 界面 GaN 分解形成 N 2 的蒸发压力和应力释放会造 成开裂 [20] , 通过增加 GaN 厚度、减少压缩应力, 可 以更容易地实现 GaN 的激光剥离 [21] 。…”
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