4H-SiC衬底小倾角对AlGaN/GaN异质结构外延生长及微观结构的影响

摘要： 采用金属有机气相外延（MOVPE）技术在晶向"轴向"和2°偏轴的(0001)面4H-SiC衬底上生长了AlGaN/GaN异质结构。通过透射电子显微镜进行结构表征发现：轴向生长时位错密度较高，但在GaN层中逐渐降低并在下层形成位错环；偏轴情况下沿[11?00]方向排列的台阶会导致缺陷同步形成。轴向生长时几乎观察不到台阶存在，缺陷主要源自未完全融合的小尺寸AlN晶粒间晶界取向失配。AlN成核层中出现V形缺陷结构，偏轴情况下更为频繁（可能受台阶影响加剧）。这些V形结构在后续GaN沉积过程中被完全覆盖，在缺陷壁面呈现AlGaN区域表明层间发生了互扩散。轴向生长异质结构表面观察到V形缺陷，其中松弛GaN上的AlN间隔层与AlGaN（21%铝组分）厚度超过了临界松弛厚度；而偏轴情况未出现V形松弛（可能因AlGaN厚度较小<21%铝组分）。异质结构间生长的AlN间隔层具有均匀厚度和清晰界面。