台阶聚束AlN高温热退火形貌演化研究

作者：聂子凯; 贲建伟; 张恩韬; 马晓宝; 张山丽; 石芝铭; 吕顺鹏; 蒋科; 孙晓娟; 黎大兵

来源：人工晶体学报, 2023, 52(06): 1016-1024.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2023.06.015

• 氮化铝
• 表面形貌
• 高温热退火
• 台阶聚束
• 斜切衬底
• 热刻蚀

本文在具有0.2°至1.0°斜切角的c面蓝宝石衬底上通过金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)生长了台阶聚束表面形貌AlN外延层，并系统研究了高温退火过程中其表面形貌演化规律，且基于第一性原理计算揭示了表面形貌演化背后的物理机制。研究发现，随退火温度逐步升高，AlN外延层台阶边缘首先出现具有六方结构特征的热刻蚀凹坑，随后在台面上形成边缘规则的多边形凹坑，其主要原因是AlN表面台阶边缘处Al-N原子对脱附能量(10.72 eV)小于台面处Al-N原子对脱附能量(12.12 eV)。此外，由于台阶宽度随斜切角增大而变窄，台面处凹坑在扩张过程中易与台阶边缘处凹坑发生合并形成V形边缘，斜切角越大台面上凹坑数量越少。本文阐明了不同斜切角蓝宝石衬底上生长的AlN在高温热退火过程中台阶聚束形貌演变机制，为面内组分调制的AlGaN基高效深紫外LED提供基础。

• 单位
  发光学及应用国家重点实验室; 中国科学院大学; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所