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氮化物襯底材料的研究與開發(fā)
（作者未知） 2010/5/26
（接上頁）O4晶體用作InN的外延襯底材料的研究也陸續(xù)見之于文獻(xiàn)報道。其之間的匹配方向?yàn)椋篒nN(001)//MgAl2O4(111)，InN[110]//MgAl2O4[100]，InN繞MgAl2O4(111)襯底的四方、六方形格子結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)30°。研究表明(111)面MgAl2O4晶體與InN晶格的失配率為15%，晶格匹配性能要大大優(yōu)于藍(lán)寶石，(0001)面藍(lán)寶石與InN晶格的失配率高達(dá)25%。而且，如果位于頂層氧原子層下面的鎂原子占據(jù)有效的配位晶格位置，以及氧格位，那么這樣可以有希望將晶格失配率進(jìn)一步降低至7%，這個數(shù)字要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于藍(lán)寶石。所以MgAl2O4晶體是很有發(fā)展?jié)摿Φ腎nN的外延襯底材料。
（4）LiAlO2和LiGaO2
以往的研究是把LiAlO2 和LiGaO2用作GaN的外延襯底材料。LiAlO2 和LiGaO2與GaN的外延膜的失配度相當(dāng)小，這使得LiAlO2 和LiGaO2成為相當(dāng)合適的GaN的外延襯底材料。同時LiGaO2作為GaN的外延襯底材料,還有其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)：外延生長GaN后，LiGaO2襯底可以被腐蝕，剩下GaN外延膜，這將極大地方便了器件的制作。但是由于LiGaO2晶體中的鋰離子很活潑，在普通的外延生長條件下（例如，MOCVD法的化學(xué)氣氛和生長溫度）不能穩(wěn)定存在，故其單晶作為GaN的外延襯底材料還有待于進(jìn)一步研究。而且在目前也很少把LiAlO2和LiGaO2用作InN的外延襯底材料。
（5）MgO
MgO晶體屬立方晶系，是NaCl型結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)為2800℃。因?yàn)镸gO晶體在MOCVD氣氛中不夠穩(wěn)定，所以對其使用少，特別是對于熔點(diǎn)和生長溫度更高的InN薄膜。
（6）GaAs
GaAs(111)也是目前生長InN薄膜的襯底材料。襯底的氮化溫度低于700℃時，生長InN薄膜的厚度小于0.05μm時，InN薄膜為立方結(jié)構(gòu)，當(dāng)生長InN薄膜的厚度超過0.2μm時，立方結(jié)構(gòu)消失，全部轉(zhuǎn)變?yōu)榱浇Y(jié)構(gòu)的InN薄膜。InN薄膜在GaAs(111) 襯底上的核化方式與在α－Al2O3(001)襯底上的情況有非常大的差別，InN薄膜在GaAs(111)襯底上的核化方式?jīng)]有在白寶石襯底上生長InN薄膜時出現(xiàn)的柱狀、纖維狀結(jié)構(gòu)，表面上顯現(xiàn)為非常平整。
（7）Si
單晶Si，是應(yīng)用很廣的半導(dǎo)體材料。以Si作為InN襯底材料是很引起注意的，因?yàn)橛锌赡軐nN基器件與Si器件集成。此外，Si技術(shù)在半導(dǎo)體工業(yè)中已相當(dāng)?shù)某墒��？梢韵胂螅绻赟i的襯底上能生長出器件質(zhì)量的InN外延膜，這樣則將大大簡化InN基器件的制作工藝，減小器件的大小。
（8）ZrB2
ZrB2是2001年日本科學(xué)家首次提出用于氮化物外延新型襯底。ZrB2與氮化物晶格匹配，而且其具有匹配的熱膨脹系數(shù)和高的電導(dǎo)率。主要用助熔劑法和浮區(qū)法生長。
自支撐同質(zhì)外延襯底的研制對發(fā)展自主知識產(chǎn)權(quán)的氮化物半導(dǎo)體激光器、大功率高亮度半導(dǎo)體照明用LED，以及高功率微波器件等是很重要的。
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