MOVPE生长GaN的表面反应机理.pdf

第36卷 第7期 发 光 学 报 Vol.36 No.7 2015年7月 CHINESEJOURNAL OF LUMINESCENCE July,2015 文章编号:1000-7032(2015)07-0744-07 MOVPE生长 GaN的表面反应机理 1 1* 2,3 2,3 辛晓龙 ,左 然 ,童玉珍 ,张国义 (1. 江苏大学 能源与动力工程学院,江苏 镇江 212013; 2. 北京大学物理学院宽禁带半导体研究中心,北京 100871; 3. 东莞中镓半导体科技有限公司,广东 东莞 523500) 摘要:利用量子化学的DFT 理论,对 MOVPE 生长 GaN 薄膜的表面初始反应机理进行研究。 通过计算 GaCH 和NH 在GaN(0001)-Ga面的4种吸附位的能量曲线发现,GaCH 在各吸附位的吸附能差值不大,因 3 3 3 此容易在表面迁移;而NH 在各吸附位的吸附能差值较大,最稳定吸附位为Top位,迁移到其他位置需要克 3 服较大能垒。 在此基础上,提出了以NH 和 GaCH 为表面生长基元,在GaN(0001)-Ga面连续生长,最终形 3 3 成环状核心的二维生长机理:在环状核心形成过程中,第 1个GaN核生长需要3个 NH 和1个 GaCH ,可表 3 3 示为Ga(NH ) 。 第2个GaN核生长可利用已有的1个N作为配位原子,故只需2个NH 和1个GaCH 。 2 2 3 3 3 个GaN核可表示为(NH ) Ga-NH-Ga(NH ) 。 第3个GaN核生长可利用已有的2个N作为配位原子,故只 2 2 2 2 需要1个NH 和1个GaCH 。 3个GaN核构成环状核心,可表示为Ga (NH) (NH ) 。 后续的生长将重复第 3 3 3 3 2 3 2个核和第3个核的生长过程,从而实现GaN薄膜的连续台阶生长。 关 键 词:GaN薄膜;MOVPE;DFT;表面反应 中图分类号:TN304 文献标识码:A DOI:10.3788/ fgx0744 Surface Reaction Mechanism on GaN MOVPE Growth 1 1* 2,3 2,3 XIN Xiao-lo