m面蓝宝石上非极性与半极性GaN衬底的生长及相关材料问题研究

当前困扰GaN基LED、LD等光电子器件性能提高的主要问题是异质外延产生的高缺陷密度和极化效应引起的内建电场，因而利用HVPE技术沿非c轴方向外延高质量GaN单晶衬底，从而实现非极性同质外延，就成为了解决上述问题的关键所在，具有重大科学意义和研究价值。本项工作通过适当的缓冲层，利用HVPE技术在m面蓝宝石上生长(10-10)非极性和(10-13)半极性GaN厚膜，探索外延GaN晶向与初始成核层的内在关系，研究晶向偏离的物理机制；利用横向外延、图形衬底、周期性中断生长等技术，优化生长工艺，进一步降低外延材料的缺陷密度，阐述缺陷和应变降低机制；在上述基础上插入多孔中间层实现外延厚膜与宝石衬底的自剥离，得到大尺寸非极性和半极性GaN自支撑衬底。本项目的开展将为GaN基光电器件的研究提供新的技术路线和工艺途径。