在藍(lán)寶石襯底表面外延出GaN層。這種熱分解-合成反應(yīng)是在單一溫區(qū)內(nèi)完成的,外 RA07H0608M延薄膜的沉積生長可以精確控制,也就是說可以精確地控制一個一個“原子”進行有序排列和生長。但是MOcVD并不強調(diào)外延層一定是單晶。例如,LED的多量子阱結(jié)構(gòu)(MQW)的生長就不是嚴(yán)格意義上的單晶外延生長,而是類似于多晶質(zhì)量的薄膜沉積。LED盡管結(jié)構(gòu)多層、精致且復(fù)雜,卻可在同一個外延反應(yīng)腔里完成。這不同于晶體硅太陽能電池等光電材料,其不同結(jié)構(gòu)層必須在不同的設(shè)備內(nèi)分步進行生長。這主要是因為MOCVD在設(shè)計和技術(shù)上的完善與合理,以及加工設(shè)備與制造技術(shù)上的進步與高質(zhì)量,能很好地滿足LED材料精純的要求。一個完整的LED結(jié)構(gòu)(如圖⒈1所示)的MOcVD外延生長流程與特點可歸納如下。

   (1)襯底預(yù)處理,即在反應(yīng)腔內(nèi)特殊氣氛和高溫狀態(tài)下對襯底材料表面進行預(yù)處理,去除吸附在襯底表面的水和氧,為外延生長做準(zhǔn)備。

   (2)成核層(nuclcaⅡon laycr),亦稱緩沖層(buffcr laycr),在較低的溫度(~530℃)下生長在襯底表面。成核層材料通常為GaN或AlGaN,目的是為后續(xù)GaN晶體的生長提供成核長晶的種子,并減小襯底和后續(xù)所長晶體不同材料之間的晶格結(jié)構(gòu)差異,調(diào)制應(yīng)力和后續(xù)晶體的缺陷密度。

   (3)GaN本征層,在1030~11O0℃溫度范圍內(nèi)以較高生長速率生長,以快速形成高質(zhì)量的GaN晶體薄膜、厚度約2~4um。

   (4)n型GaN層,生長條件與GaN本征層相同或相近,通入硅烷(SiH4)進行⒐摻雜,為LED的復(fù)合發(fā)光提供電子。