高Al组分AlGaN的MBE生长及表面活性机理

作者：贾浩林; 杨文献; 陆书龙; 丁孙安

来源：半导体技术, 2020, 45(09): 701-736.

DOI：10.13290/j.cnki.bdtjs.2020.09.008

• AlGaN薄膜
• 光致发光(PL)
• Ga表面活性剂
• 分子束外延(MBE)
• 深紫外
• 光学特性

采用分子束外延(MBE)方法制备了高质量的高Al组分AlGaN薄膜,在室温下获得了266 nm波长的深紫外发光。利用原位监控系统,结合原子力显微镜(AFM)和变温光致发光(PL)谱研究了生长前端的Ga原子的表面活性作用对AlGaN薄膜的生长模式、表面形貌和光学性质的影响,并通过二次离子质谱仪(SIMS)探究了生长温度与p型AlGaN Mg掺杂浓度的变化关系及内在机理。结果显示,Ga原子不仅参与AlGaN的结晶,而且在薄膜生长和Mg掺杂中发挥着表面活性剂的作用,能够促进Al原子的迁移与并入。Ga原子作为表面活性剂有利于AlGaN薄膜进行二维层状生长,改善AlGaN薄膜的表面形貌和光学特性;它还能够提高Al原子的并入效率,使AlGaN薄膜具有更短的发光波长。此外,适当降低p型AlGaN薄膜的生长温度,能减少Mg原子脱吸附并增强Ga原子的表面活性剂作用,从而提高Mg的掺杂浓度。

• 单位
  中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所; 中国科学技术大学