AlGaN表面相分离的同位微区荧光光谱和高空间分辨表面电势表征

• 作者: 刘争晖 刘博阳 孙晓娟 宋文涛 张春玉 徐科 徐耿钊 王亚坤 王开明 陈科蓓 黎大兵
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 铝镓氮 相分离 扫描开尔文探针显微术 荧光光谱
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
• 页码范围: 313-321
• 页数: 9页
• 字数: 5486字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.69.20200099

摘要

AlGaN是制备深紫外光电器件和电子器件的重要材料. 随着Al组分的增加, AlGaN材料表面容易出现局域组分不均匀的相分离现象, 进而影响器件的性能. 为了探索相分离的微观机制, 本文采用了同位的共聚焦微区荧光光谱和扫描开尔文探针显微术对不同Al组分的AlGaN表面相分离现象进行了表征. 三片样品的Al组分比分别约为0.3, 0.5和0.7. 本文采用的基于双频锁相的单次扫描开尔文探针显微术, 可获得高空间分辨(约10 nm)的表面电势像. 在微区荧光光谱中出现明显相分离现象的区域, 利用此方法获得的表面电势像可以清晰地观察到犬牙交错的台阶及其表面凹坑边缘的电势变化, 对应组分的不均匀性. 随着台阶转入台阶流的形态, 表面凹坑逐渐缩小和合并, 台阶和凹坑边缘不再出现明显的电势畴界, 光谱中相分离的现象消失.实验结果表明, AlGaN表面的台阶和凹坑边缘是产生组分不均匀性, 进而在光谱中产生相分离现象的主要原因; 结合同位微区荧光光谱, 高分辨的扫描开尔文探针显微术是一种有效的表征AlGaN相分离微观机制的方法.