研究目的
采用氢化物气相外延(HVPE)结合选区生长(SAG)方法,在SiNx掩模上实现完全均匀且高质量InN纳米棒的定向生长。
研究成果
通过使用SiNx掩模的图案化Ga极性GaN/c-Al2O3模板进行HVPE生长,已实现六方结构且规则排列的InN纳米棒的完美选择性区域生长。这些纳米棒展现出高结晶质量、垂直取向性,以及对应于InN近带边的0.77电子伏特发射峰。下部存在的空心结构可能与生长机制相关。本工作展示了利用纳米棒的大比表面积特性,在未来器件中集成纯InN的潜力。
研究不足
纳米棒下部空洞的形成机制尚未完全明确,需要进一步的实验研究。与空洞形成相关的生长机理需给出全面解释。本研究仅限于特定生长条件(温度、V/III比)和掩模类型(SiNx),这些条件可能并非适用于所有应用场景。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用氢化物气相外延(HVPE)结合选区生长(SAG)技术,在SiNx掩模的Ga极性GaN/c-Al2O3模板上进行生长。通过调节生长温度和V/III比实现完美选择性和高结构均匀性。
2:样品选择与数据来源:
衬底为Ga极性GaN/c-Al2O3晶圆,表面通过化学气相沉积(CVD)覆盖SiNx层,并利用纳米压印光刻(NIL)制备直径200纳米、间距2微米的圆形开口图案。
3:实验设备与材料清单:
自制水平式常压热壁HVPE反应器,三氯化铟(InCl3)粉末、氨气(NH3)、超高纯氮载气、SiNx掩模、GaN/c-Al2O3模板。
4:3)、超高纯氮载气、SiNx掩模、GaN/c-Al2O3模板。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将衬底置入HVPE反应器,源区温度490°C用于InCl3升华,混合区高温抑制寄生成核,生长区温度640°C。分压条件为NH3 1.3×10?1大气压、InCl3 2.1×10?3大气压,生长时间30分钟。
5:3×10?1大气压、InCl3 1×10?3大气压,生长时间30分钟。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:形貌采用扫描电镜(SEM)观察,物相与取向通过X射线衍射(XRD)分析,选择性与铟分布使用X射线荧光(XRF)面扫描,晶体结构借助透射电镜(TEM)表征,极性通过KOH腐蚀判定,光学性能采用光致发光(PL)测量。
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