石墨烯上GaN薄膜取向演变与高质量生长

本文主要探讨了在石墨烯表面进行金属氮化物（GaN）薄膜外延生长过程中，晶体取向的重要演变特征。研究团队采用铝氮化物（AlN）作为成核层，通过这种方式调控GaN薄膜的生长方式。起始时，GaN生长的小晶粒取向差异较大，但随着生长进程的推进，这些小晶粒逐渐融合，形成与石墨烯基底取向一致的晶体结构。这一转变对于优化薄膜性能至关重要，因为它可以减少界面缺陷，提高晶体质量。 通过电子背散射衍射（EBSD）和X射线衍射（XRD）技术，研究人员确认了GaN薄膜在取向上的显著改进，这表明了外延生长过程中的定向控制是成功的。高分辨率的EBSD图像展示了清晰的位错结构，证明了晶格的有序性和一致性。XRD结果进一步验证了这种定向一致，显示出GaN的高质量特性。 拉曼光谱分析作为一种非破坏性表征手段，揭示了GaN晶体内部的纯度和缺陷程度。高纯度的GaN意味着更低的杂质浓度和更少的缺陷，这对于电子器件的性能有着显著提升。最终，经过优化的生长方法成功制备出了一层厚度约为4.6微米的GaN薄膜，这在光电子、微电子和纳米技术领域具有重要的应用潜力。 这项研究不仅对理解GaN在石墨烯上的生长行为提供了深入见解，也为开发高性能基于GaN的异质结构器件，如高频电子器件、发光二极管（LEDs）和光电子集成平台，奠定了坚实的基础。通过调控GaN的晶体取向，科学家们有望实现更高效、更稳定的器件设计，推动信息技术的进一步发展。