研究目的
通过研究AlGaN中间层的铝含量和厚度对上方GaN层压缩应变的影响，以抑制硅衬底上GaN的晶圆翘曲和裂纹产生。
研究成果
研究表明，AlGaN中间层能有效调控硅衬底上GaN层的压应变，从而减少晶圆翘曲和裂纹。虽然存在实现最大恒定应变的理想弛豫比，但实验值低于模拟值。不过，具有近最优铝组分的AlGaN中间层降低了GaN中应变速率的下降幅度，这表明其在外延生长中具有改善应变管理的潜力。
研究不足
该模拟未考虑Al(Ga)N中间层表面粗糙度效应或穿透位错产生情况。实验弛豫比低于模拟值，可能源于临界厚度估算不准确、AlGaN生长过程中的Ga混杂效应，或高温与室温应变评估的差异。曲率数据噪声限制了初始应变瞬态的分辨率。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用模拟与实验相结合的方法。模拟使用商业软件（STREEM AlGaN，STR集团）进行，包含平衡态和动力学应力弛豫模型。实验部分包括在硅衬底上通过金属有机气相外延（MOVPE）生长，结合原位曲率监测以及通过X射线衍射（XRD）的倒易空间图谱（RSM）进行非原位表征。
2：样品选择与数据来源：
使用带有溅射AlN缓冲层的2英寸Si(111)衬底。样品包括GaN模板层、Al(Ga)N中间层，以及具有不同Al含量但固定厚度的GaN层。
3：实验设备与材料清单：
设备包括水平单晶圆MOVPE反应器（AIX 200/4 RF-S，爱思强）、原位曲率监测系统（EpiCurve?TT SP Blue AR 3W，莱泰克）以及用于RSM的XRD。材料包括三甲基镓（TMGa）、三甲基铝（TMAl）、氨气（NH3）和H2载气。
4：实验流程与操作步骤：
生长过程在1100°C下进行，GaN压力为200 mbar，Al(Ga)N压力为50 mbar。应变通过Stoney公式从曲率数据计算得出，弛豫比通过RSM测量评估。
5：数据分析方法：
从模拟输出中分析应变瞬态和位错密度。实验数据经平均处理以降低噪声，并对模拟值与实测值进行比较。
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获取完整内容-
MOVPE reactor
AIX 200/4 RF-S
AIXTRON
Horizontal single-wafer metalorganic vapor phase epitaxy reactor for growing GaN and Al(Ga)N layers.
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Curvature monitoring system
EpiCurve?TT SP Blue AR 3W
LayTec
In situ monitoring of wafer curvature during growth to calculate strain using Stoney's formula.
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STREEM AlGaN
AlGaN
STR Group
Simulation software for analyzing strain in epilayers during growth.
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X-ray diffraction equipment
Used for reciprocal space mapping (RSM) to evaluate strain and Al content in layers.
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Trimethylgallium
TMGa
Source for gallium in MOVPE growth.
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Trimethylaluminum
TMAl
Source for aluminum in MOVPE growth.
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Ammonia
NH3
Source for nitrogen in MOVPE growth.
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