The growth of hexagonal and cubic GaN on a nano-patterned Si(100) substrate

Abstract

The results of studies of semipolar GaN(10-12) layers synthesized on a nano-patterned Si(100) substrate are presented. It is shown that in the method metalorganic vapor phase epitaxy, the use of a nanorelief consisting of V-shape groove with inclined faces close to the Si(111) plane can lead to the formation of regions of cubic gallium nitride in the nano-groove. Model of the origin of the cubic phase are based on the formation of AlN nuclei in (0001) and (10-10) nano-groove and the conjugation of the AlN(10-10) and c-GaN planes by the “magic mismatch” mechanism.

Начальные стадии роста полуполярного AlN на наноструктурированной Si(100) подложке

“…Слои AlN и GaN были выращены методом MOCVD на модифицированной установке EpiQuip с горизонтальным реактором и индукционно нагреваемым графитовым подложкодержателем по методике представленной в работе [15] в атмосфере водорода при температурах эпитаксии T = 1030 • C с толщиной AlN ∼ 15−30 нм. Образцы AlN/Si(100) исследовались методом растровой электронной микроскопии (РЭМ).…”

Полуполярные Широкозонные III-N-слои На Кремниевой Подложке: Эпитаксия С Контролем Свойств Структур (Обзор)

“…Изображение в РЭМ скола и поверхности слоев AlN с толщиной около 30 nm, синтезированных на NP−Si(100)подложке[152].При последующем росте слоя GaN в условиях ограниченной диффузии атомов Ga в наноканавках, возможно, происходит предпочтительное cопряжение плоскостей AlN(10−10) и c-GaN по механизму " magic mismatch", что и приводит к формированию зародышей c-GaN[152].Изображения скола и поверхности слоя AlN в сканирующем электронном микроскопе показывают, что слой толщиной около 30 nm формируется и виде кристаллитов, у которых можно выделить грани (10−12), (0001) и (10−10) (рис. 28).…”

“…Это сопряжение f -зародыша c-GaN с AlN(10−10) может происходить по механизму " magic mismatch", когда сопрягаются три элементарных ячейки AlN(10−10) c двумя элементарными ячейками кубического GaN(001). В этом случае величины несоответствия для двух направлений грани AlN(10−10) составляют приемлемую для роста величину f = 3a AlN − 2a GaV 3a AlN ≈ 3.1%.Следует отметить, что механизм " magic mismatch" был использован при моделировании эпитаксии c-GaN на подложке GaAs, где пять атомов c-GaN(001) Спектр фотолюминесценции GaN/AlN/NP−Si(100) структуры[152].…”