Управление генерацией и релаксацией упругих напряжений в AlN/c-Al2O3 темплейтах, выращиваемых методом плазменно-активированной МПЭ

Для изготовления большинства оптоэлектронных и сверхвысокочастотных приборов на основеА3N соединений используются темплейты AlN на подложках c-Al2O3 с высокой термической,радиационной и химической стойкостью, а также относительно низкой стоимостью. Однако высокоерассогласование решетки (13%) этих подложек с AlN слоями неизбежно приводит к генерациипрорастающих дислокаций (ПД) с начальной плотностью >1010 см-2. Кроме того, выращенные AlNтемплейты могут иметь высокие растягивающие напряжения (>1 ГПа), что при характерныхтолщинах темплейта >1мкм приводит к их растрескиванию. В данной работе рассматриваютсяпроцессы генерации и релаксации упругих напряжений на различных стадиях роста AlN темплейтовс помощью плазменно-активированной молекулярно-пучковой эпитаксии (ПА МПЭ), а такжевозможность их контроля с помощью варьирования режимов роста зародышевых слоев (ЗС) AlN.Темплейты AlN, выращенные ПА МПЭ на подложках cAl2O3 при температуре 780-850°С, представляли собой ЗСAlN толщиной 60 нм, поверх которых выращивалисьбуферные слои (БС) AlN максимальной толщиной ~2 мкм.Для роста ЗС AlN использовались либо непрерывный 3Dрежим роста с соотношением III/N ~ 0.6 (образец A), либоэпитаксия с повышенной миграцией (ЭПМ) [1] (образцы B иC) с варьированием времен подачи импульсов Al и N. БС вобразцах A, B, C выращивались в режиме металлмодулированной эпитаксии (ММЭ) [2] при соотношениипотоков III/N 1.3, 1.05, 1.3 соответственно. Процессыгенерации и релаксации упругих напряженийконтролировались in situ с помощью разработанногомноголучевого оптического измерителя напряжений(МОИН).Из представленных на Рис. 1 зависимостейнапряжение×толщина от толщины для образцов A, B и Сследует, что знак и величина напряжений в темплейтахопределяются, в первую очередь, условиями роста ЗС AlN.В докладе будут рассмотрены особенности генерациинапряжений в AlN темплейтах на различных стадиях роста сучетом процессов коалесценции зародышевых и ростовыхзерен AlN, а также встраивания избыточного металла (Al) вмежзеренные границы. Кроме того, будут обсужденыосновные способы снижения плотности ПД за счетувеличения диаметра зародышевых зерен, приводящего кснижению генерации дислокаций в ЗС на межзеренныхграницах, а также роста БС в переходном 2D-3D режиме,при котором наблюдается усиление междислокационноговзаимодействия.В заключение, будут сформулированы основные условиядостижения полностью релаксированного или упруго-сжатого роста AlN темплейтов на подложках сAl2O3 с концентрацией винтовых и краевых ПД не более 5×108см-2и 5×109см-2, соответственно.