0　引言

　　以GaN為代表的ⅢⅤ族氮化物等寬禁帶半導(dǎo)體材料是繼Si和GaAs之后發(fā)展起來(lái)的第三代半導(dǎo)體材料。通過(guò)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(zhǎng)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(jī)化學(xué)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(zhǎng)溫度高，MBE 生長(zhǎng)速度慢，HVPE 生長(zhǎng)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(qiáng)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(zhǎng)成膜。由于激光能量高，燒蝕產(chǎn)物具有較高的動(dòng)能和勢(shì)能，引發(fā)一系列物理和化學(xué)過(guò)程，降低了對(duì)襯底溫度的要求，提高前驅(qū)體在襯底表面的遷移率，實(shí)現(xiàn)低溫成膜(300～800℃)。從而避免高溫對(duì)襯底材料造成的熱損傷，降低薄膜熱應(yīng)力和界面反應(yīng)，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(xué)計(jì)量比的多組分薄膜、沉積速率高、試驗(yàn)周期短、工藝參數(shù)任意調(diào)節(jié)等特點(diǎn)，這為低溫外延生長(zhǎng)高質(zhì)量的氮化物薄膜提供了可行性。

　　藍(lán)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(jìn)行外延生長(zhǎng)很難得到高質(zhì)量的GaN 薄膜。1991年，Akasaki在Al₂O₃上生長(zhǎng)GaN薄膜時(shí)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(lái)做GaN薄膜制備的緩沖層。

　　本實(shí)驗(yàn)采用PLD技術(shù)在Al₂O₃ (0001)襯底上生長(zhǎng)不同厚度的AlN 緩沖層之后再進(jìn)行GaN薄膜外延生長(zhǎng)，并研究了AlN緩沖層厚度對(duì)GaN薄膜性能的影響。高分辨X射線(xiàn)衍射儀(HRXRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)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(zhǎng)的GaN薄膜，通過(guò)生長(zhǎng)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。