HVPE为高质量AlGaN提供了一条新途径

具有多种成分的AlGaN现在可以通过HVPE实现

来自日本SCOICS的工程师声称，通过使用HVPE来生产几乎覆盖所有成分的高质量AlGaN层，已经开创了新局面。

通过应用促进蚀刻和抑制寄生反应的生长条件，该团队避免了由于显微结构夹杂物和小丘形成而引起的严重表面退化。

快速生长厚AlGaN层的能力有望改善许多器件的生产工艺。例如，通过在GaN或AlN模板上生长大部分器件，并在其上涂覆由HVPE添加的厚厚的n型AlGaN层，以提高UV LED和以UV、紫色和蓝色发射的激光器的生产率。

为了可以避免与临界厚度相关的问题，仅仅通过加速MOCVD不可能达到HVPE实现的增长率。后一种技术广泛应用于复合半导体行业的芯片生产，限制在1µm/hr左右。即使在反应堆压力较低的情况下，较高的增长率也无法抑制汽相反应。

SCIOS的成功得益于其先前的突破，包括通过HVPE生长高纯度、高度均匀的GaN层。然而，研究小组发言人Hajime Fujikura表示，使用HVPE将氮化镓的生长扩展到AlGaN并非易事，因为相当复杂的化学反应阻碍了研究工作。“需要进行大量的生长试验才能取得好的结果。”

另一个成功的障碍是HVPE系统缺乏标准化。Fujikura说：“HVPE系统彼此完全不同，所以很难通过阅读其他群体的论文来复制HVPE增长结果。”

Fujikura认为，该团队成功的基础是HVPE机器及其配套的生长技术，该技术使用极端气流控制来生产独立的氮化镓。“这种优秀的生长工具也非常有助于开发良好的AlGaN生长条件。”

SCIOCS的工程师通过研究三种不同模板上三元成分的生长开发了AlGaN技术：平板状蓝宝石上4µm厚的GaN；平板状蓝宝石上0.5µm厚的AlN；以及图形化蓝宝石上0.5µm厚的AlN，形成400 nm高的锥体阵列。

Fujikura及其同事使用铝、镓和HCl作为起始材料，生产了一系列铝组分含量在10%到90%之间的样品，其增长率通常在0.1 µm min^-1到1 µm min^-1之间。

在研究过程中，研究小组发现，为了确保高质量的表面，他们必须使用蚀刻来抑制寄生反应。这些不需要的反应可能源于HVPE喷嘴和反应器壁上寄生结晶的AlGaN，或源于外延表面上不规则微晶的直接成核。

该团队工作的亮点之一是在GaN蓝宝石模板上生长了一层10µm厚、完全松弛的Al0.17Ga0.83N层，该层具有镜面状表面。根据X射线衍射，其晶体质量不会因异质外延而严重恶化。另一个成功是在蓝宝石氮化铝上生长出一层光滑、高质量的Al0.67Ga0.33N层，这是实现具有增强光提取功能的UV LED的一个很有希望的基础。

声明：本篇文章属于原创，拒绝转载，如果需要转载，请联系我们，联系电话：0755-25988571。