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4H-SiC衬底小倾角对AlGaN/GaN异质结构外延生长及微观结构的影响

DOI：10.1016/j.mssp.2018.11.008 期刊：Materials Science in Semiconductor Processing 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要： 采用金属有机气相外延（MOVPE）技术在晶向"轴向"和2°偏轴的(0001)面4H-SiC衬底上生长了AlGaN/GaN异质结构。通过透射电子显微镜进行结构表征发现：轴向生长时位错密度较高，但在GaN层中逐渐降低并在下层形成位错环；偏轴情况下沿[11?00]方向排列的台阶会导致缺陷同步形成。轴向生长时几乎观察不到台阶存在，缺陷主要源自未完全融合的小尺寸AlN晶粒间晶界取向失配。AlN成核层中出现V形缺陷结构，偏轴情况下更为频繁（可能受台阶影响加剧）。这些V形结构在后续GaN沉积过程中被完全覆盖，在缺陷壁面呈现AlGaN区域表明层间发生了互扩散。轴向生长异质结构表面观察到V形缺陷，其中松弛GaN上的AlN间隔层与AlGaN（21%铝组分）厚度超过了临界松弛厚度；而偏轴情况未出现V形松弛（可能因AlGaN厚度较小<21%铝组分）。异质结构间生长的AlN间隔层具有均匀厚度和清晰界面。
作者： A. Gkanatsiou，Ch.B. Lioutas，M. Leszczynski，Th. Altantzis，G. Van Tendeloo，N. Frangis，E.K. Polychroniadis，P. Prystawko
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究4H-SiC衬底斜切角度对AlGaN/GaN异质结构外延生长及微观结构的影响。

研究成果

研究表明，4H-SiC衬底的切割偏角会显著影响AlGaN/GaN异质结构的外延生长和微观结构。轴向样品显示出更高的穿透位错密度和V形缺陷，而偏轴样品则呈现更光滑的表面和更少的缺陷。两种情况下的AlN间隔层均具有均匀的厚度和清晰的界面。研究结果表明，偏离轴向2°的4H-SiC衬底适合用于GaN基器件的外延生长。

研究不足

本研究仅限于对生长在具有特定小倾角4H-SiC衬底上的AlGaN/GaN异质结构的结构表征。本文未探讨所观察到的结构特征的电学特性及器件性能影响。

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