汤文辉 刘邦武 张柏诚 李敏 夏洋‡

1)(山东科技大学材料科学与工程学院,青岛 266000)

2)(中国科学院微电子研究所,微电子设备技术研究室,北京 100029)3)(中国科学院嘉兴微电子仪器与设备工程中心,嘉兴 314006)

等离子增强原子层沉积低温生长GaN薄膜∗

汤文辉1)2)3)刘邦武2)张柏诚3)李敏1)†夏洋2)3)‡

1)(山东科技大学材料科学与工程学院,青岛 266000)

2)(中国科学院微电子研究所,微电子设备技术研究室,北京 100029)3)(中国科学院嘉兴微电子仪器与设备工程中心,嘉兴 314006)

(2016年12月29日收到;2017年2月6日收到修改稿)

采用等离子增强原子层沉积技术在低温下于单晶硅衬底上成功生长了GaN多晶薄膜,利用椭圆偏振仪、低角度掠入射X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪对薄膜样品的生长速率、晶体结构及薄膜成分进行了表征和分析.结果表明,等离子增强原子层沉积技术生长GaN的温度窗口为210—270◦C,薄膜在较高生长温度下呈多晶态,在较低温度下呈非晶态;薄膜中N元素与大部分Ga元素结合成N—Ga键生成GaN,有少量的Ga元素以Ga—O键存在,多晶GaN薄膜含有少量非晶态Ga2O3.

等离子增强原子层沉积,氮化镓,低温沉积

1 引 言

20世纪80年代以来,III族氮化物半导体体系材料(InN,AlN,GaN)及其合金InAlGaN在高饱和迁移率晶体管、发光二极管(LED)、紫外探测器等光电设备领域有着广泛的应用.该体系所构成的组分可调的InAlGaN材料是目前惟一能覆盖紫外至红外波段的半导体材料［1].

由于GaN有着较宽的直接带隙(3.4 eV),在LED、异质结场效应晶体管、蓝紫光激光器和紫外探测器等光电领域有着重……