采用物理氣相傳輸(PVT)法在AlN原料表面自發(fā)生長出大量毫米級尺寸的AlN單晶。本文對該工藝下AlN單晶的自然形貌、極性、雜質(zhì)含量等進行了分析。實驗及分析結(jié)果表明,在實驗工藝條件下,原料表面生長的AlN晶粒具有規(guī)則的六方外形,晶粒沿C向擇優(yōu)生長且具有高的生長速率(約200～250μm/h),但徑向生長受限于{10-10}(m面)。不同顏色的AlN晶粒經(jīng)機械切割及化學機械拋光(CMP)后,形成高表面質(zhì)量的C軸取向拋光片。通過化學濕法腐蝕和SEM表征發(fā)現(xiàn),淡黃色晶粒為Al極性晶體,暗棕色晶粒為N極性晶體,淡黃-暗棕混合色晶粒為Al/N混合極性晶體,其內(nèi)部可以觀察到清晰的兩種極性分界。通過GDMS與EGA對不同顏色晶粒內(nèi)部的主要雜質(zhì)元素含量進行了分析,結(jié)果表明,淡黃色晶粒內(nèi)氧元素的含量相比暗棕色晶粒的含量低,而碳含量則相反。

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圖1三段式燒結(jié)工藝

圖2AlN燒結(jié)體表面長晶

圖3不同顏色的AlN晶粒

圖4AlNC向拋光片在Al/N兩種極性腐蝕條件下的SEM照片(a)淡黃色晶粒獲取的晶片采用N極性腐蝕條件腐蝕后的形貌;(b)淡黃色晶粒獲取的晶片采用Al極性腐蝕條件腐蝕后的形貌;(c)暗棕色晶粒獲取的晶片采用N極性腐蝕條件腐蝕后的形貌;(d)暗棕色晶粒獲取的晶片采用Al極性腐蝕條件腐蝕后的形貌;(e)淡黃-暗棕混合色晶粒獲取的晶片采用N極性腐蝕條件腐蝕后的腐蝕形貌;(f)淡黃-暗棕混合色晶粒獲取的晶片采用Al極性腐蝕條件腐蝕后的形貌

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