HVPE气相外延法在c面蓝宝石上选区外延生长GaN及其表征

使用气相沉积SiO2和普通光刻以及湿法腐蚀方法，在c面蓝宝石上开出不同尺寸的正方形窗口，在窗口区域中露出衬底，然后使用氢化物气相外延（HVPE）方法选区外延GaN薄膜．采用光学显微镜、原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨率双晶X射线衍射（DCXRD）和喇曼谱测试（Raman shift）对薄膜进行分析．结果表明，在c面蓝宝石衬底上独立的正方形窗口区域中外延生长的，厚度约20μm的GaN薄膜，当窗口面积为100μm×100μm时，GaN表面无裂纹；而当窗口面积为300μm×300μm和500μm×500μm时，GaN表面有裂纹．随着窗口面积的减小，GaN双晶衍射摇摆曲线的（0002）峰的半高宽（FwHM）减小，表明晶体的质量更好，最小的半高宽为530″，从正方形窗口区的角上到边缘再到中心，GaN的面内压应力逐渐减小，分析认为这与GaN横向外延区（ELO区）与SiO2掩膜之间的相互作用，以及窗口区到ELO区的线位错的90°扭转有关．