厦门大学学报（自然科学版）
廈門大學學報（自然科學版）
하문대학학보（자연과학판）
JOURNAL OF XIAMEN UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE)
2015年
3期
378-383
,共6页
曹志峰%林伟%庄芹芹%李书平%康俊勇
曹誌峰%林偉%莊芹芹%李書平%康俊勇
조지봉%림위%장근근%리서평%강준용
高Al组分AlGaN%第一性原理%表面生长
高Al組分AlGaN%第一性原理%錶麵生長
고Al조분AlGaN%제일성원리%표면생장
Al-rich AlGaN%first principle simulation%surface growth
AlN半导体通常在异质衬底上外延,生长过程中往往承受较大的晶格失配应力.基于第一性原理,研究了应变AlN表面生长基元,如Al和N原子以及Al-Nn团簇的微观生长动力学.与非应变AlN比较显示,N原子形成焓有所提升,难以形成稳定吸附;而Al原子则由活跃转为稳定吸附.通过比较不同团簇表明,Al-N3团簇结合能远低于Al-N、Al-N2和Al-N4团簇,最为稳定.进一步计算不同生长氛围下形成焓差异的结果显示,应变Al-N3团簇形成焓略有提升,但总体仍呈现稳定吸附的特性.基于各生长基元在不同生长氛围下应变AlN的动力学特性差异,设计了分层生长步骤.生长初期通过生长源的切换,分别提供有利于N原子和Al原子扩散的氛围,以形成均匀分布的晶核;再通过同时供给N和Al源形成Al-N3团簇,利用其跨度大、吸附稳定等特性,促进表层晶核间的跨越生长,以形成连续的二维外延层,为在大失配异质衬底上外延致密、平整、优质的AlN薄膜提供了新的方案.
AlN半導體通常在異質襯底上外延,生長過程中往往承受較大的晶格失配應力.基于第一性原理,研究瞭應變AlN錶麵生長基元,如Al和N原子以及Al-Nn糰簇的微觀生長動力學.與非應變AlN比較顯示,N原子形成焓有所提升,難以形成穩定吸附;而Al原子則由活躍轉為穩定吸附.通過比較不同糰簇錶明,Al-N3糰簇結閤能遠低于Al-N、Al-N2和Al-N4糰簇,最為穩定.進一步計算不同生長氛圍下形成焓差異的結果顯示,應變Al-N3糰簇形成焓略有提升,但總體仍呈現穩定吸附的特性.基于各生長基元在不同生長氛圍下應變AlN的動力學特性差異,設計瞭分層生長步驟.生長初期通過生長源的切換,分彆提供有利于N原子和Al原子擴散的氛圍,以形成均勻分佈的晶覈;再通過同時供給N和Al源形成Al-N3糰簇,利用其跨度大、吸附穩定等特性,促進錶層晶覈間的跨越生長,以形成連續的二維外延層,為在大失配異質襯底上外延緻密、平整、優質的AlN薄膜提供瞭新的方案.
AlN반도체통상재이질츤저상외연,생장과정중왕왕승수교대적정격실배응력.기우제일성원리,연구료응변AlN표면생장기원,여Al화N원자이급Al-Nn단족적미관생장동역학.여비응변AlN비교현시,N원자형성함유소제승,난이형성은정흡부;이Al원자칙유활약전위은정흡부.통과비교불동단족표명,Al-N3단족결합능원저우Al-N、Al-N2화Al-N4단족,최위은정.진일보계산불동생장분위하형성함차이적결과현시,응변Al-N3단족형성함략유제승,단총체잉정현은정흡부적특성.기우각생장기원재불동생장분위하응변AlN적동역학특성차이,설계료분층생장보취.생장초기통과생장원적절환,분별제공유리우N원자화Al원자확산적분위,이형성균균분포적정핵;재통과동시공급N화Al원형성Al-N3단족,이용기과도대、흡부은정등특성,촉진표층정핵간적과월생장,이형성련속적이유외연층,위재대실배이질츤저상외연치밀、평정、우질적AlN박막제공료신적방안.
