低温ECR-MOCVD法下GaN薄膜生长及表征研究

本篇论文研究了采用电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积（ECR-MOCVD）方法在外延生长GaN薄膜方面的最新进展。作者薛永奇、陈俊芳等人来自华南师范大学物理与电信工程学院，他们针对（0001）面蓝宝石衬底进行低温（450°C）的GaN薄膜生长。论文的重点在于探索这种低温工艺对于GaN薄膜质量的影响。 研究过程中，作者通过等离子体发射光谱（OES）深入分析了沉积过程中的等离子体特性，揭示了其内部基团的信息。进一步利用原子力显微镜（AFM）和X射线衍射仪（XRD）对生长的GaN薄膜进行了表征，评估了其表面形貌、粒径以及晶体取向，发现薄膜表面平整，粒径约为50纳米，并呈现出（0002）的择优取向。 光致发光特性是评估GaN薄膜性能的关键指标。实验结果显示，室温下该薄膜显示出较强的光致发光，其光谱中心波长接近带边发射峰的364纳米，并伴随着黄带发光，这表明GaN薄膜具有良好的光学性质。 关键词主要包括GaN薄膜、ECR-MOCVD（电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积）、以及外延生长，这些都是论文的核心研究内容。文章指出，GaN薄膜作为第三代半导体材料，由于其宽禁带、高热导率和化学稳定性，对于光电子和微电子器件的研发具有重要意义。由于GaN的大尺寸单晶生长困难，且传统高温生长方法存在局限性，低温外延生长技术的研究对于大面积、低成本生产高质量GaN薄膜具有显著的科学价值和实际应用价值。 这篇论文不仅详细探讨了低温ECR-MOCVD法在GaN薄膜生长中的应用，还为提高GaN薄膜的制备效率和质量提供了新的途径，对未来基于GaN的高性能半导体器件的研发具有重要的理论支持。