[发明专利]测量半极性面Ⅲ族氮化物薄膜缺陷密度的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种测量半极性面III族氮化物薄膜缺陷密度的方法及其应用。所述的方法包括：采用X射线衍射仪测量生长在异质衬底的半极性面III族氮化物薄膜，从而获得所述薄膜面内摇摆曲线半高宽极大值与薄膜的(10‑10)晶面、(20‑20)晶面、(30‑30)晶面的摇摆曲线半高宽与峰位值；计算获得其a型位错的半高宽展宽、其半极性面的层错间距L_LcL对半高宽的加宽；计算获得其c型位错的半高宽展宽；以及，依据修正的位错密度计算公式得出a型、c型位错密度，获得所述薄膜半极性面缺陷密度。本发明提供的方法能够方便、快捷地获得半极性面III族氮化物薄膜的位错密度，利于进行半极性面III族氮化物薄膜生长技术的快速反馈调控，同时其具有廉价、无损等优点。

技术领域

本发明特别涉及一种测量半极性面III族氮化物薄膜缺陷密度的方法及其应用，属于半导体技术领域。

背景技术

2014年，基于III族氮化物研发技术获得诺贝尔奖，是异质外延生长技术最成功的表现。一方面在晶格失配较大的蓝宝石上获得高质量GaN单晶；另一方面开创了p-GaN与蓝光InGaN发射器领域。但是，III族氮化物发展中取得的成果大多集中在c-面极性GaN晶体，在c方向存在自发极化电场，在LED等发光器件领域应用上，产生量子斯塔克效应(QCSE)大幅度降低量子效率。直到现在，在c-面III族氮化物发光器件上，仍未找到有效的限制和消除自发极化电场的有效方法。半极性面在空间结构中可以减弱自发极化效应，消除其对发光器件的影响，于2000年在nature上发表相关成果。但是，相比c-面材料半极性面中除了含有高密度的位错还存在高密度的层错。因此，在晶体质量、尺寸、厚度等亟待解决的科学问题方面，引领了半极性面III族氮化物迅猛发展。

在半极性面III族氮化物薄膜的生长调控技术发展过程中，对半极性面III族氮化物薄膜缺陷分析方面，目前只能采用昂贵的透射电子显微镜技术，其缺点为周期长，区域微观，价格昂贵，不能满足及时反馈质量信息，调控生长技术。

然而，受限于复杂的位错类型与分布和半极性面自身结构不对性的影响，至今没有提出有效的、方便、快捷测定计算位错密度的方法，因此，无法快速进行生长质量反馈，改善生长工艺，因此，严重制约了半极性面III族氮化物薄膜技术的发展。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种快捷、廉价、无损地测量半极性面III族氮化物薄膜缺陷密度的方法及其应用，从而克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例，提供了一种测量半极性面III族氮化物薄膜缺陷密度的方法，其包括：

采用X射线衍射仪测量生长在异质衬底的半极性面III族氮化物薄膜，从而获得所述半极性面III族氮化物薄膜的半极性面面内摇摆曲线半高宽极大值与所述极性面III族氮化物薄膜的(10-10)晶面、(20-20)晶面、(30-30)晶面的摇摆曲线半高宽与峰位值；

通过式1)计算获得所述III族氮化物薄膜中a型位错的半高宽展宽，

式1)中，β_(h0-h0)为所述(10-10)晶面、(20-20)晶面和(30-30)晶面的摇摆曲线半高宽，θ_(h0-h0)为所述(10-10)晶面、(20-20)晶面和(30-30) 晶面的试验测试布拉格衍射角度数值，λ为X射线的波长，L_LCL为半极性面III族氮化物薄膜的层错间距，β_tilt为a型位错对应的展宽值；

通过式2)计算获得半极性面III族氮化物薄膜的层错间距L_LCL对半高宽的加宽，