Overgrowth and characterization of (11-22) semi-polar GaN on (113) silicon with a two-step method
Overgrowth and characterization of (11-22) semi-polar GaN on (113) silicon with a two-step method
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采用两步法在 (113) 硅上过度生长和表征 (11-22) 半极性 GaN
DOI：
10.1088/1361-6641/ab08bf
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发表时间：
2019
影响因子：
1.9
通讯作者：
Cai Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cai Y
我们开发了一种两步法，用于在图案化 (113) 硅衬底上生长半极性 (11-22) GaN，该方法有效地消除了高温下 Ga 回熔蚀刻，这是最具挑战性的问题之一。采用标准光刻技术将(113)硅衬底图案化为沟槽，然后进行各向异性化学刻蚀，除了未刻蚀的(113)刻面外，还形成相对于c轴倾斜角度为58°的(111)刻面。随后在图案化的硅上外延生长厚的AlN层以覆盖所有小面，确保消除回熔，随后仅在(113)小面上选择性地沉积SiO 2 掩模。进一步的 GaN 过生长仅在暴露的 (111) 面上进行，形成沿垂直方向具有高晶体质量的 (11-22) 半极性 GaN。已观察到室温下的受激发射阈值较低。低温光致发光测量证实基底堆垛层错密度显着降低。该方法提供了一种有效抑制Ga回熔蚀刻问题的有前景的方法，这对于需要高生长温度的半极性GaN上的Al(Ga)N生长尤其重要。所提出的结果对于开发硅上电子和光子学的单片片上集成至关重要。
A two-step approach has been developed for the growth of semi-polar (11–22) GaN on patterned (113) silicon substrates, which effectively eliminates Ga melt-back etching at a high temperature, one of the most challenging issues. A (113) Si substrate is patterned into groove trenches by means of using a standard photolithography technique and then anisotropic chemical etching, forming (111) facets with an inclination angle of 58 with respect to c-axis in addition to the un-etched (113) facets. A thick AlN layer is subsequently epitaxially grown on the patterned silicon to cover all the facets ensuring to eliminate the melt-back, followed by selectively depositing SiO 2 masks on the (113) facets only. Further GaN overgrowth is performed only on the exposed (111) facets, forming (11–22) semi-polar GaN with high crystal quality along the vertical direction. Stimulated emission at room temperature has been observed with a low threshold. Low-temperature photoluminescence measurements confirm a significant reduction in basal stacking faults density. This method provides a promising approach to effectively suppress the Ga melt-back etching issue, which is particularly important for Al (Ga) N growth on semi-polar GaN that requires a high growth temperature. The presented results are crucially important for developing monolithic on-chip integration of electronics and photonics on silicon.
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影响因子：
4
作者：
Yiwei Zhang;R. Smith;Y. Hou;B. Xu;Y. Gong;J. Bai;Tao Wang
通讯作者：
Yiwei Zhang;R. Smith;Y. Hou;B. Xu;Y. Gong;J. Bai;Tao Wang
通过金属有机气相外延在图案化硅 (114) 1° 上生长半极性 (202̄1) GaN 层
DOI：
--
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
--
作者：
Michel Khoury;M. Leroux;M. Nemoz;G. Feuillet;J. Zúñiga;P. Vennégués
通讯作者：
P. Vennégués
影响因子：
4
作者：
Bai, J.;Xu, B.;Wang, T.
通讯作者：
Wang, T.
半极性 (11-22) GaN 在 GaN 模板 (113) Si 衬底上的 HVPE 生长
DOI：
--
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
--
作者：
Y. Suzuki;他
通讯作者：
他
DOI：
10.1143/jjap.39.413
发表时间：
2000-02-01
期刊：
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS SHORT NOTES & REVIEW PAPERS
影响因子：
--
作者：
Takeuchi, T;Amano, H;Akasaki, I
通讯作者：
Akasaki, I