非极性面氮化镓衬底的HVPE生长制备及膜层中应力演变的实时研究

III族氮化物的光电子器件要求进一步降低材料中缺陷密度、器件的量子结构设计尽可能克服自发极化电场和压电电场带来的负面效应。因而对发展非极性面的高质量同质GaN衬底提出了迫切要求。本项工作在自行设计搭建的五温区HVPE系统中引入了原位光学应力监控系统，可以实时研究外延生长中薄膜应力的演化。通过实时原位应力监控，深入系统研究HVPE生长条件对GaN厚膜（大于100微米）应力演化的影响规律，达到对晶片应力的优化控制；进一步通过采用在HVPE生长过程直接使用异质缓冲层、插入层、Si掺杂来调控GaN中的应力，实现300微米以上厚度的2英寸GaN的HVPE生长；在上述基础上探索GaN在生长过程中和异质衬底的自分离技术方案，制备出完整的2英寸非极性面GaN同质衬底。本项目的实施可望为大规模制备GaN衬底提供一种可行的方案。