碳化硅对氮化镓的晶格失配较低

碳化硅对氮化镓的晶格失配较低

碳化硅系列第58篇

如果感觉文章很长

那是我们要走很远

之前有提到在碳化硅衬底上生长氮化镓的有一种优势是晶格失配度较低。

晶格失配度低，表示层1和层2的晶格相互匹配，匹配得越好，产生的缺陷越少，器件的性能和寿命越好。晶格失配度越高，表示产生缺陷的可能性越大。

一般来说，小于5%表示很好生长，5%-25%表示可以生长，大于25%表示不能生长。气相外延一般要求失配度小于10%，液相外延要求失配度小于1%，光电异质结更要求小于0.1%。

为什么用层1层2？是因为外延层和外延层之间也适用这个概念。

衬底按照最优的匹配方向与薄膜匹配，需要选取合适的原子周期长度。

三方、六方晶体原子的周期排列可以为a、√3a、2a（对应六方GaN的3.185、5.517、6.370）。

立方晶体原子的排列周期可以为a/√2、a、√2a（对应立方GaN的3.21、4.54、6.42）。

晶格失配度＝∣(外延膜原子排列周期-衬底原子排列周期)∣/外延膜原子排列周期。

用于生长GaN的衬底

晶格失配的测定方法很简单，因为假定晶格失配为零的话，得到的XRD谱中晶面间距应该一致。可以直接将晶面间距等效为原子排列周期，但如果失配度超过25%要考虑晶格旋转，根据匹配的原子排列周期重新计算。比如，GaN和Al2O3的匹配。

如果一定要外延生长失配层，一般会在中间加一些用于匹配的外延层。比如在蓝宝石衬底上生长一层TiN或者TiC之后，再生长GaN，之后GaN层可以剥离下来，就是所谓的自支撑GaN。

参考文献

半导体外延层晶格失配度的计算

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Rad聊碳化硅

鸿 Rad

兼修碳化硅的晶体博士生

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