Mg+注入对GaN晶体辐射损伤的研究

在蓝宝石衬底上通过金属有机物化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition,MOCVD)方法外延生长的GaN薄膜具有良好的结晶品质,χ_min达到2.00%. 结合卢瑟福背散射/沟道(Rutherford backscattering/channeling,RBS/C)和高分辨X射线衍射(high-resolution X-ray diffraction,HXRD)的实验测量,研究了不同剂量和不同角度Mg⁺注入GaN所造成的辐射损伤. 实验结果表明,随注入剂量的增大,晶体的辐射损伤也增大,注入剂量在1×10¹⁵atom/cm²以下,χ_min小于4.78%,1×10¹⁶atom/cm²是Mg⁺注入GaN的剂量阈值,超过这个阈值,结晶品质急剧变差,χ_min达到29.5%;随机注入比沟道注入的辐射损伤大,且在一定范围内随注入角度的增大,损伤也增大,在4×10¹⁵atom/cm²剂量下偏离〈0001〉沟道0°,4°,6°,9°时的χ_min(%)分别为6.28,8.46,10.06,10.85;经过700℃/10min+1050℃/20s两步退火和1000℃/30s高温快速退火后,晶体的辐射损伤都有一定程度的恢复,而且1000℃/30s高温快速退火的效果更好,晶体的辐射损伤可以得到更好的恢复. 关键词： GaN 卢瑟福被散射/沟道 高分辨X射线衍射 辐射损伤