第24卷第3期 2009年5月
文章编号：1000-324X(2009)03-0559-04
无机材料学报
Joumal of Inorganic Materials
Vol.24, No.3 May，2009
DOI;10.3724/SP.J.1077.2009.00559
射频分子束外延生长AIInGaN四元合金
王保柱12，王晓亮2
（1.河北科技大学信息科学与技术学院，石家庄050018；2.中国科学院率导体研究所，北京100083）摘要：利用射频等离子体辅助分子束外延（RF-MBE）技术在蓝宝石衬底上外延了铝锯缘氮（AIInGaN）四元合金，通过改变AI源的束流生长了不同组分的AlInGaN四元合金，材料生长过程中采用反射式高能电子衍射(RHEED)进行了在位检测.通过扫描电镜（SEM）、卢瑟福背散射（RBS）、X射线衍射（XRD）和阴极荧光（CL）等测试手段表征了AIInGaN 四元合金的结构和光学特性，研究结果表明：在GaN层上生长AllnGaN外延层时，外延膜呈二维生长；当铝炉的温度为920℃时，外延AllnGaN四元合金外延薄膜中Al/In接近4.7，X射线衍射掘摆曲线的半高宽最小为5arcmin，四元合
金的阴极荧光发光峰的半高宽为25nm，AllnGaN四元合金外延层具有较好的晶体质量和光学质量关键词：铝钢缘氮；分子束外延；结构待性；光学特性
中图分类号：TN304
文献标识码：A
EpitaxialGrowthofAIInGaNQuaternaryAlloysbyRF-MBE
WANG Bao-Zhu'.2, WANG Xiao-Liang
(1. Institute of Infomation Science and Engineering, Hebei University of Seience and Technology, Shijiazhuang 050018, Chi na; 2. Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China)
Abstract; AllnGaN quatemary alloys were successfully grown on sapphire substrate by radio-frequency plas-ma-excited molecular beam epitaxy (RF-MBE). AllnGaN quaternary alloys with different compositions were acquired by changing the Al cell's temperature. The streaky RHEED patterms were observed during AllnGaN quatermary alloys growth. Scanning Electron Microscope (SEM), Rutherford back-scattering spec trometry (RBS), X-Ray diffraction (XRD) and Cathodoluminescence (CL) were used to characterize the structural and optical properties of the AllnGaN alloys. The experimental results show that the AllnGaN qua ternary alloys grow on the GaN buffer in the layer-by-layer growth mode. When the Al cell's temperature is 920C , the Al/In ratio in the AllnGaN quaternary alloys is about 4. 7,and the AllnGaN can acquire better crystal and optical quality. The X-ray and CL full-width at half-maximum (FWHM) of the AllnGaN are 5arcminand25nm,respectively
Key words: AllnGaN; RF-MBE; structural properties; optical properties
氮化镓(GaN）基紫外发光二极管（UV-LED）在白光照明、生物和化学检测等领域有着重要的潜在应用，因而Ⅲ族氮化物材料生长和UV-LED器件结构研究近年来引起人们的广泛关注[1-]，对于中紫外和深紫外的UV-LED一般采用AIGaN材料.但由于AIGaN 材料的晶体质量较差，制备高性能的GaN/AIGaN基 UV-LED很困难.InGaN材料由于载流子局域化效应，InGaN基LED的性能对晶体质量不是很敏感，可以获得较高的发光效率，与InGaN类似，AlInGaN四
收稿日期：2008-08-11，收到修改稿日期：2008-09-18
国家白然科学基金（60576046）
基金项目：
元合金的发光效率比AIGaN高很多，目前AIInGaN已经用于紫外特别是发射波长<365nm的紫外LED和激光二极管（LD）中[6,7)，此外，AllnGaN四元合金的晶格常数和带隙可以独立调节，通过调节AI和In的组分，不但可以获得不同的带隙，还可以得到与InGaN 或GaN晶格相匹配的异质结或量子阱结构，这样就降低或者消除了因晶格失配导致的压电效应，从而提高发光效率[}]，然而由于AIN、GaN和InN的键长和分解温度差异大，生长时原子在表面的迁移速率和解
作者简介：王保柱（1980-），男，博士，讲师，E-mail；wangbe@semi.ac.cn 万方数据