0　引言

　　以GaN為代表的ⅢⅤ族氮化物等寬禁帶半導體材料是繼Si和GaAs之后發(fā)展起來的第三代半導體材料。通過調(diào)整材料中ⅢⅤ族氮化物的成分比例，其禁帶寬度可覆蓋從紅外光到紫外光的所有波長范圍，是迄今為止制造高效發(fā)光二極管(LED)最為理想的材料。目前，制備GaN薄膜常用方法有金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氫化物氣相外延(HVPE)等技術(shù)，但都存在不足，MOCVD生長溫度高，MBE 生長速度慢，HVPE 生長速率難控制。相比而言，脈沖激光沉積(PLD)是一種新型的GaN薄膜制備技術(shù)，其原理是將高能脈沖激光光束聚焦在固體靶面上，利用激光超強的功率使得靶物質(zhì)局部快速等離子化，濺射到襯底上生長成膜。由于激光能量高，燒蝕產(chǎn)物具有較高的動能和勢能，引發(fā)一系列物理和化學過程，降低了對襯底溫度的要求，提高前驅(qū)體在襯底表面的遷移率，實現(xiàn)低溫成膜(300～800℃)。從而避免高溫對襯底材料造成的熱損傷，降低薄膜熱應力和界面反應，提高薄膜質(zhì)量，有利于集成微電子和光電子器件的制作。另外，PLD技術(shù)易獲得期望化學計量比的多組分薄膜、沉積速率高、試驗周期短、工藝參數(shù)任意調(diào)節(jié)等特點，這為低溫外延生長高質(zhì)量的氮化物薄膜提供了可行性。

　　藍寶石(Al₂O₃)是最早用作GaN 薄膜外延的襯底材料，也是最普遍的襯底。但是GaN 與Al₂O₃襯底之間存在較大的晶格失配，直接進行外延生長很難得到高質(zhì)量的GaN 薄膜。1991年，Akasaki在Al₂O₃上生長GaN薄膜時首次引入的緩沖層技術(shù)，從而降低了GaN 與Al₂O₃襯底的晶格失配，大大提高了GaN薄膜的晶體質(zhì)量。AlN與GaN同屬ⅢⅤ族氮化物，二者晶格失配僅為2%左右，且在Al₂O₃襯底上易得到單晶的AlN，所以常用AlN來做GaN薄膜制備的緩沖層。

　　本實驗采用PLD技術(shù)在Al₂O₃ (0001)襯底上生長不同厚度的AlN 緩沖層之后再進行GaN薄膜外延生長，并研究了AlN緩沖層厚度對GaN薄膜性能的影響。高分辨X射線衍射儀(HRXRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)對樣品的結(jié)構(gòu)和形貌的表征結(jié)果顯示，相比直接在Al₂O₃襯底上生長的GaN薄膜，通過生長AlN緩沖層的GaN薄膜晶體質(zhì)量變差，但表面更為平整;而且隨著AlN 緩沖層厚度的增加，GaN 薄膜的晶體質(zhì)量和表面平整度均逐漸提高。