中國研究人員展示了如何通過高溫金屬有機化學(xué)氣相沉積（MOCVD）有效釋放氮化鋁（AlN）厚膜中的拉應(yīng)力，從而允許低缺陷密度AlN /藍寶石模板的生長。

　　研究人員提出生長厚的AlN膜以減少AlN /藍寶石模板中的TDD，這可使位錯爬長距離以互相破壞。該技術(shù)的關(guān)鍵是通過引入高密度的納米空隙來有效釋放AlN厚膜中的拉應(yīng)力。

　　AlN膜的生長始于在NAURA iTops A230 AlN濺射系統(tǒng)的2英寸藍寶石襯底上濺射的20nm厚AlN緩沖液。隨后，通過使用Aixtron緊密耦合噴嘴（CCS）高溫（HT）金屬有機化學(xué)氣相沉積（MOCVD）系統(tǒng)在濺射的AlN /藍寶石上產(chǎn)生厚的AlN膜。后續(xù)結(jié)構(gòu)由300nm厚的HT AlN-1層（1230°C），350nm厚的中間溫度（MT）AlN層（930°C）和4950nm厚的HT AlN-2層（1235°C）組成。 AlN膜的總厚度為約5.6μm。此外，還生長了沒有MT中間層的5.6μm厚的AlN膜用于比較。

　　實驗發(fā)現(xiàn)具有MT夾層的AlN厚膜的曲率增加率比沒有MT的AlN厚膜的曲率增加率小得多。中間層顯示出張應(yīng)力要弱得多，進一步證明了，MT AlN中間層的引入可以有效緩解拉應(yīng)力。橫截面掃描透射電子顯微鏡（STEM）圖像分析，MT中間層的引入誘導(dǎo)了高密度（1.7x1010cm-2）納米孔的產(chǎn)生，這些納米空隙通過減小接觸面積而有效地破壞了MT中間層和隨后的外延層之間的相干性，從而有助于顯著減小拉伸應(yīng)力。高分辨率X射線衍射（HR-XRD）測量表明，帶有MT夾層的AlN膜的結(jié)晶質(zhì)量也得到了顯著改善。

　　研究人員認為，這項技術(shù)為實現(xiàn)高性能DUV LED和其他基于AlN的光電電子設(shè)備鋪平了道路。