DOI: 10.17586/2226-1494-2016-16-6-1038-1047


УДК539.37

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДИСЛОКАЦИЙ В КРИСТАЛЛАХ AlN ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ НА ИСПАРЯЕМЫХ ПОДЛОЖКАХ SiC

Аргунова Т. С., Гуткин М. Ю., Щербачев К. Д., Казарова О. П., Мохов Е. Н., Дже Д. .


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Аргунова Т.С., Гуткин М.Ю., Щербачев К.Д., Казарова О.П., Мохов Е.Н., Дже Джунг Хо. Распределение дислокаций в кристаллах AIN при выращивании на испаряемых подложках SiC // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2016. Т. 16. № 6. С. 1038–1047. doi: 10.17586/2226-1494-2016-16-6-1038-1047

Аннотация

С помощью высокоразрешающей рентгеновской дифрактометрии и топографии в синхротронном излучении исследовано распределение дислокаций в кристаллах AlN, выращенных на испаряемых подложках SiC. Выращивание слоя AlN в одном процессе с испарением подложки SiC позволило предотвратить релаксацию термоупругих напряжений при остывании структуры путем растрескивания AlN. Сплошные кристаллические пластины толщиной 0,2–1,5 мм были использованы в качестве модельных объектов для изучения дислокационной структуры вблизи интерфейса между AlN и SiC. Анализ ширины пиков брэгговских отражений, формы карт рассеяния в обратном пространстве и топограмм показал, что дислокации формируют мозаичную структуру, принципиально отличную от распределения прорастающих дислокаций в эпитаксиальных пленках GaN. В работе рассмотрена теоретическая модель релаксации напряжений несоответствия в растущем слое AlN. Полученные результаты позволяют уточнить представления о дислокационных процессах при выращивании кристаллов AlN промышленного качества методом сублимации.


Ключевые слова: дислокации, нитрид алюминия, карбид кремния, кристаллы, рентгеновская дифрактометрия, рентгеновская топография, синхротронное излучение, эпитаксиальные пленки, испаряемые подложки, термоупругие напряжения, напряжения несоответствия, релаксация напряжений, мозаичная структура

Благодарности. М.Ю. Гуткин благодарит Российский научный фонд (грант РНФ № 14-29-00086) за поддержку при разработке теоретической модели релаксации напряжений несоответствия в кристаллах AlN, а Е.Н. Мохов благодарит Российский научный фонд (грант РНФ № 16-42-01098) за поддержку при проведении экспериментальных исследований.

Список литературы

1. Brandt O., Muralidharan R., Waltereit P., Thamm A., Trampert A., von Kiedrowski H., Ploog K.H. Critical issues for the growth of high-quality (Al,Ga)N/GaN and GaN/(In,Ga)N heterostructures on SiC(0001) by molecular-beam epitaxy // Applied Physics Letters. 1999. V. 75. N 25. P. 4019–4021.
2. Kyutt R.N., Ratnikov V.V., Mosina G.N., Shcheglov M.P. Structural perfection of GaN epitaxial layers according to x-ray diffraction measurements // Physics of the Solid State. 1999. V. 41. N 1. P. 25–31.
3. Lee C.D., Ramachandran V., Sagar A., Feenstra R.M., Greve D.W., Sarney W.L., Salamanca-Riba L., Look D.C., Bai S., Choyke W.J., Devaty R.P. Properties of GaN epitaxial layers grown on 6H-SiC(0001) by plasma-assisted molecular beam epitaxy // Journal of Electronic Materials. 2001. V. 30. N 3. P. 162–169.
4. Heying B., Wu X.H., Keller S., Li Y., Kapolnek D., Keller B.P., DenBaars S.P., Speck J.S. Role of threading dislocation structure on the x-ray diffraction peak widths in epitaxial GaN films // Applied Physics Letters. 1996. V. 68. N 5. P. 643–645. doi: 10.1063/1.116495
5. Kapolnek D., Wu X.H., Heying B., Keller S., Keller B.P., Mishra U.K., DenBaars S.P., Speck J.S. Structural evolution in epitaxial metalorganic chemical vapor deposition grown GaN films on sapphire // Applied Physics Letters. 1995. V. 67. N 11. P. 1541–1543. doi: 10.1063/1.114486
6. Nagai I., Kato T., Miura T., Kamata H., Naoe K., Sanada K., Okumura H. AlN bulk single crystal growth on 6H-SiC substrates by sublimation method // Journal of Crystal Growth. 2010. V. 312. N 19. P. 2699–2704. doi: 10.1016/j.jcrysgro.2010.05.044
7. Sumathi R.R. Bulk AlN single crystal growth on foreign substrate and preparation of free-standing native seeds // CrystEngComm. 2013. V. 15. N 12. P. 2232–2240. doi: 10.1039/c2ce26599k
8. Sumathi R.R., Barz R.U., Straubinger T., Gille P. Structural and surface topography analysis of AlN single crystals grown on 6H-SiC substrates // Journal of Crystal Growth. 2012. V. 360. N 1. P. 193–196. doi: 10.1016/j.jcrysgro.2011.11.054
9. Argunova T.S., Gutkin M.Yu., Mokhov E.N., Kazarova O.P., Lim J.-H., Scheglov M.P. Prevention of AlN crystal from cracking on SiC substrates by evaporation of the substrates // Physics of the Solid State. 2015. V. 57. N 12. P. 2473–2478. doi: 10.1134/S1063783415120057
10. Argunova T.S., Gutkin M.Yu., Kazarova O.P., Mokhov E.N., Nagalyuk S.S., Je J.H. Synchrotron x-ray study on crack prevention in AlN crystals grown on gradually decomposing SiC substrates // Materials Science Forum. 2015. V. 821–823. P. 1011–1014. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.821-823.1011
11. Mokhov E., Izmaylova I., Kazarova O., Wolfson A., Nagalyuk S., Litvin D., Vasiliev A., Helava H., Makarov Y. Specific features of sublimation growth of bulk AlN crystals on SiC wafers // Physica Status Solidi C. 2013. V. 10. N 3. P. 445–448. doi: 10.1002/pssc.201200638
12. Srikant V., Speck J.S., Clarke D.R. Mosaic structure in epitaxial thin films having large lattice mismatch // Journal of Applied Physics. 1997. V. 82. N 9. P. 4286–4295.
13. Sumathi R.R., Barz R.U., Gille P., Straubinger T. Influence of interface formation on the structural quality of AlN single crystals grown by sublimation method // Physica Status Solidi C. 2011. V. 8. N 7–8. P. 2107–2109. doi: 10.1002/pssc.201000941
14. Floro J.A., Follstaedt D.M., Provencio P., Hearne S.J., Lee S.R. Misfit dislocation formation in the AlGaN/GaN heterointerface // Journal of Applied Physics. 2004. V. 96. N 1. P. 7087–7094. doi: 10.1063/1.1812361
15. Miyanaga M., Mizuhara N., Fujiwara S., Shimazu M., Nakahata H., Kawase T. Evaluation of AlN single-crystal grown by sublimation method // Journal of Crystal Growth. 2007. V. 300. P. 45–49. doi: 10.1016/j.jcrysgro.2006.10.233
16. Bickermann M., Epelbaum B.M., Filip O., Heimann P., Nagata S., Winnacker A. Structural properties of aluminum nitride bulk single crystals grown by PVT // Physica Status Solidi C. 2008. V. 5. P. 1502–1504. doi: 10.1002/pssc.200778422
17. Kamata H., Naoe K., Sanada K., Ichinose N. Single-crystal growth of aluminum nitride on 6H-SiC substrates by an open-system sublimation method // Journal of Crystal Growth. 2009. V. 311. N 5. P. 1291–1295. doi: 10.1016/j.jcrysgro.2008.12.025



Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2019 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика