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化合物半导体 AlxGa1 xN/使用设备的 GaN 异质结构分光镜 Ellipsometry 从科学的 Horiba - 薄膜

包括的事宜

背景
材料
结果
结论

背景

组 III 氮化物和他们的合金是短波光电子设备的最有为的材料例如 LEDs、注入式激光器、光电探测器、完整色彩的显示和电子设备象 HFETs、 HEMTs 等等。 对于他们的设计和优化层厚度和光学性能详细知识是重要的。 分光镜 Ellipsometry 是允许这些必需的物质参数的确定的一个非破坏性的光学描述特性方法。

材料

一种典型的 AlGaN/GaN 异质结构如使用为 LEDs 和晶体管在表 1. 显示。

AlGaN 0.2-1 µm

GaN 1-2 µm

青玉基体

图 1. 典型的 AlGaN/GaN 异质结构

GaN 和 AlGaN 影片由 MOCVD (metalorganic 化学气相沉积) 存款在青玉基体。

分析了下列范例。

表 1. 分析范例

范例

结构

Al 目录在 AlGaN %

1

GaN/青玉

-

2

GaN/青玉

-

3

AlGaN/GaN/青玉

7

4

AlGaN/GaN/青玉

16

5

AlGaN/GaN/青玉

25

6

AlGaN/GaN/青玉

5

7

AlGaN/GaN/青玉

9

结果

这个工作进行了使用提供重大的好处根据速度、高分辨率评定和实验通用性的 HORIBA 科学 MM-16 分光镜 ellipsometerEllipsometric 评定进行了有一个角度 70  ‹的入射在这个光谱范围 500nm- 800nm。 厚度和光学性能从 SE 数据分析同时被提取了。 当与常规 ellipsometer 平台比较,液晶模块化 Ellipsometer 传送格外高精确度 ellipsometric 角度的 (µ, Δ) 在他们全方位间在一个评定,不用任何静点。

 

图 2. 显示 µ 和Δ光谱范例 1。

适当塑造取决于厚度和 GaN 层的散射。 对于此范例这个结果下列:

AlGaN 0.2-1 µm

GaN 1-2 µm

青玉基体

图 3. 显示Ψ和Δ光谱范例 6。

适当塑造取决于厚度和 AlGaN 和 GaN 层散射。 对于范例 6 这个结果下列:

3.6 毫微米 Overlayer

462.1 毫微米 AlGaN

1110.5 毫微米 GaN

青玉基体

对于塑造光学散射使用了一种古典 Lorentz 振荡器散射配方:

 

那里 E=hω是光子能源。

ε和ε的1 关系2 与 n 和 k 是: εÃ1 = n-k22 和ε=2nk2

下表在波长范围 500-800nm 总结为范例找到的结果:

表 2. 范例结果

范例

厚度 GaN/nm

厚度 AlGaN/nm

在 633nm 的 n

εS

ωt

„C0

1

2402

0

2.361

5.19

6.76

0.1

2

2466

0

2.353

5.16

6.78

0.1

3

1283

332

2.331

5.07

6.85

0.2

4

1180

254

2.299

5.00

7.56

0.3

5

1128

401

2.292

4.93

7.11

0.5

6

1111

462

2.340

5.09

6.68

0.2

7

1124

602

2.336

5.08

6.75

0.2

作为波长功能的 R.i. 在不同的 Al 含量的表 4 显示。

 

图 4. 多种 Al 含量的 R.i. 在 AlGaN

从这些数据通过评估材料的定标曲线可以被设置 (图 5) 的光学散射允许 Al 目录的确定在 AlGaN 层的

 

图 5. Al 含量的定标曲线在 AlGaN

Al 含量可以由下列配方计算:

结论

液晶模块化分光镜 Ellipsometry 是化合物半导体异质结构 AlGaN/GaN 的极为准确的描述特性的一个非常好的技术。

使用 MM-16 分光镜 ellipsometer 它是确定完全结构的胶片厚度和光学散射的一个直接的程序,即使在哪里这部影片是厚实几的微米。

AlGaN 合金的光学参数的详细知识例如为光电子设备设计是关键的。

此外,从光学参数定标曲线能被修建提供 Al 目录的一个迅速和高效的确定在 AlGaN 层的。 因而分光镜 Ellipsometry 也证明 AlGaN 合金构成确定的一个非破坏性的技术。

此方法可以相等被运用于其他化合物半导体例如 SiGe, II-VI 半导体或者古典 III-V 半导体。

来源: 科学的 HORIBA - 薄膜分部

关于此来源的更多信息请参观科学的 HORIBA - 薄膜分部

Date Added: May 21, 2008 | Updated: Jul 15, 2013

Last Update: 15. July 2013 15:46

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