台阶聚束AlN高温热退火形貌演化研究

O78%O793; 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...

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Published in人工晶体学报 Vol. 52; no. 6; pp. 1016 - 1024
Main Authors 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
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国科学院大学,材料科学与光电工程中心,北京 100049 01.06.2023
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,发光学及应用国家重点实验室,长春 130033
Subjects
台阶聚束
热刻蚀
斜切衬底
表面形貌
AlN
高温热退火
氮化铝
thermal etch
high-temperature anneal
surface morphology
miscut substrate
step bunching
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ISSN1000-985X
DOI10.3969/j.issn.1000-985X.2023.06.007

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Summary:O78%O793; 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.
ISSN:1000-985X
DOI:10.3969/j.issn.1000-985X.2023.06.007