农明涛,苗振林,梁智勇,周佐华,蔡炳杰,卢国军,林传强,张 宇

(湘能华磊光电股份有限公司,湖南郴州 423000)

磁控反应溅射AlN缓冲层对GaN基LED器件性能的影响

农明涛,苗振林*,梁智勇,周佐华,蔡炳杰,卢国军,林传强,张 宇

(湘能华磊光电股份有限公司,湖南郴州 423000)

以直流磁控反应溅射法(RMS)在图形化蓝宝石衬底上制备的AlN薄膜作为缓冲层,采用金属有机化学气相沉积法(MOCVD)外延生长了GaN基LED。与MOCVD生长的低温GaN缓冲层相比,RMS制备的AlN缓冲层具有表面更平整、颗粒更小的形核岛,有利于促进GaN外延的横向生长,减少了形核岛合并时的界面数量和高度差异,降低了缺陷和位错产生的几率。研究结果表明,溅射AlN缓冲层取代传统低温GaN缓冲层后,外延生长的GaN材料具有更高的晶体质量,LED器件在亮度、漏电和抗静电能力等光电特性上均有明显提升。

直流磁控反应溅射;氮化铝缓冲层;氮化镓基发光二极管;金属有机化学气相沉积

1 引 言

GaN作为直接带隙半导体材料,具有禁带宽度大、击穿电场高、电子饱和漂移速度快等优点[1-2],被广泛应用于发光二极管(LEDs)、激光器(LDs)、探测器和高电子迁移率晶体(HEMTs)等光电子和微电子器件[3-5]。然而,由于GaN和衬底(蓝宝石、Si、SiC等)之间存在较大的晶格失配和热失配[6-7],所以很难直接在异质衬底上生长高质量的GaN单晶薄膜。目前,使用两步生长法在蓝宝石图形化衬底(PSS)上生长GaN材料是制备高性能LED器件的主流技术[8]。两步生长法最先由Nakamura等[9]报道,首先在衬底上生长低温GaN缓冲层,接着再通过高温退火后生长高质量GaN材料。……