0 引言
以GaN为代表的ⅢⅤ族氮化物等宽禁带半导体材料是继Si和GaAs之后发展起来的第三代半导体材料。通过调整材料中ⅢⅤ族氮化物的成分比例，其禁带宽度可覆盖从红外光到紫外光的所有波长范围，是迄今为止制造高效发光二极管(LED)最为理想的材料。目前，制备GaN薄膜常用方法有金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相外延(HVPE)等技术，但都存在不足，MOCVD生长温度高，MBE 生长速度慢，HVPE 生长速率难控制。相比而言，脉冲激光沉积(PLD)是一种新型的GaN薄膜制备技术，其原理是将高能脉冲激光光束聚焦在固体靶面上，利用激光超强的功率使得靶物质局部快速等离子化，溅射到衬底上生长成膜。由于激光能量高，烧蚀产物具有较高的动能和势能，引发一系列物理和化学过程，降低了对衬底温度的要求，提高前驱体在衬底表面的迁移率，实现低温成膜(300～800℃)。从而避免高温对衬底材料造成的热损伤，降低薄膜热应力和界面反应，提高薄膜质量，有利于集成微电子和光电子器件的制作。另外，PLD技术易获得期望化学计量比的多组分薄膜、沉积速率高、试验周期短、工艺参数任意调节等特点，这为低温外延生长高质量的氮化物薄膜提供了可行性。
蓝宝石(Al2O3)是最早用作GaN 薄膜外延的衬底材料，也是最普遍的衬底。但是GaN 与Al2O3衬底之间存在较大的晶格失配，直接进行外延生长很难得到高质量的GaN 薄膜。1991年，Akasaki在Al2O3上生长GaN薄膜时首次引入的缓冲层技术，从而降低了GaN 与Al2O3衬底的晶格失配，大大提高了GaN薄膜的晶体质量。AlN与GaN同属ⅢⅤ族氮化物，二者晶格失配仅为2%左右，且在Al2O3衬底上易得到单晶的AlN，所以常用AlN来做GaN薄膜制备的缓冲层。
本实验采用PLD技术在Al2O3 (0001)衬底上生长不同厚度的AlN 缓冲层之后再进行GaN薄膜外延生长，并研究了AlN缓冲层厚度对GaN薄膜性能的影响。高分辨X射线衍射仪(HRXRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的结构和形貌的表征结果显示，相比直接在Al2O3衬底上生长的GaN薄膜，通过生长AlN缓冲层的GaN薄膜晶体质量变差，但表面更为平整;而且随着AlN 缓冲层厚度的增加，GaN 薄膜的晶体质量和表面平整度均逐渐提高。
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