Исследование пленок нитрида галлия, выращенных методом хлоридгидридной газофазной эпитаксии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

005002802

На правах рукописи

ЦК)К Александр Игоревич

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛЕНОК НИТРИДА ГАЛЛИЯ, ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДОМ ХЛОРИДГИДРИДНОЙ ГАЗОФАЗНОЙ ЭПИТАКСИИ

01.04.10 Физика полупроводников

Автореферат диссерта! I,и 11 на соискание ученой степени — "I /¡£({ 2011

кандидата физико-математических наук

Н ау'ч и ы и ру ковод и тел ь: доктор фпз.-мат. наук профессор Ю.Г. ШРЕТЕР

Санкт-Петербург 2011

005002802

Работа выполнена в государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Шрстср Юрий Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Кузнецов Владимир Владимирович

кандидат физико-математических наук Дрозд Виктор Евгеньевич

Ведущая организация: Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова.

Защита состоится 15 декабря в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.229.01 ГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251 С.-Петербург, Политехническая ул., 29. 2-ой уч. корпус, ауд. 470.

С диссертаций можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Автореферат разослан « 14 » ноября 2011 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.229.01 доктор технических наук, профессор

В течение последних 15 лет в мире был совершен прорыв 14 исследованиях, разработках и промышленном освоении полупроводниковых структур и приборов на основе нитрида галлия и его твердых растворов. Сочетание физико-химических свойств ваЫ открывает перед ним широкие перспективы применения в различных областях электронной техники. Высокая термическая, химическая и радиационная стойкость нитрида галлия позволяет использовать его для изготовления прпборов, работающих при повышенных температурах и 15 неблагоприятных условиях. Высокая теплопроводность упрощает решение проблем охлаждения рабочей области, а сочетание высокой подвижности электронов н значительного поля пробоя делает его пригодным для изготовления мощных высокочастотных и высокотемпературных транзисторов. Прямой характер межзонных переходов, большая ширина запрещенной зоны, образование твердых растворов изоморфного замещения с нитридами алюминия и индия обуславливают возможность значительного расширения спектрального диапазона работы изготавливаемых на его основе светоизлу-чающпх и фотоприемных устройств.

На сегодняшний день приборы на основе нитрида галлия широко применяются. Выпускаются эффективные зеленые, голубые и фиолетовые свс-тодиоды, созданы синие и фиолетовые ннжекционные лазеры. Разработаны эффективные свстодиоды белого свечения. Появление твердотельных источников света обещает огромные экономические выгоды в сферах технологий информатики, экологии, медицины, военной техники и светотехнической промышленности. В перспективе это означает замену традиционных ламп накаливания п люминесцентных ламп на компактные высокоэффективные экологически чистые источники освещения с регулируемым спектром излучения. Этот процесс является продолжением общей тенденции замены вакуумных приборов на твердотельные, которая началась ещё в 60-е годы с появлением транзисторов.

Полученные мощностныс характеристики экспериментальных нитридных

СВЧ-приборов благодаря вышеназванным свойствам базового материала существенно (иногда на порядки) превышают аналогичные характеристики СаАэ-и БЮ-приборов, причем особенно ярко упомянутые преимущества проявляются при повышенных рабочих температурах (вплоть до 400°С). Это открывает новые возможности для решения ряда специальных задач оборонной техники, с их высокими требованиями к характеристикам приборов н компонентов, а также для дальнейшего развития систем контроля воздушных сообщений, спутниковой теле- и радиокоммуникации, контроля окружающей среды и т.п.

На данный момент в мире реализованы различные типы нитридных СВЧ-транзисторов (НЕМТ, МЕЯЕЕТ и т.д.), в целом подтверждающие перспективность этого класса приборов.

Активному развитию Ш-нитридной технологии не помешала высокая плотность дислокаций 1! исходном материале, достигающей 109 см-2 (для сравнения, приборы на основе СаАэ перестают функционировать, когда плотность дислокации превышает Ю4 105). Такая высокая нссовершснность кристаллов связана с отсутствием доступных подложек нитрида галлия, поэтому этот материал получают гетсроэпитаксисй.

Гстсроэпитаксия приводит к возникновению механических напряжений вследствие рассогласования постоянных решеток. Различие температурных коэффициентов расширения подложки и слоя приводит к возникновению напряжения при охлаждении структуры с ростовой температуры ( 1050 °С) до комнатной. Это напряжение приводит к изгибу при комнатной температуре и может приводить к растрескиванию структуры.

Еще одним напряжением, возникающим в пленке нитрида галлия в процессе роста является ростовое напряжение. Как правило, это растягивающее напряжение. Оно может возникать даже при гомоэиитаксии и приводит к растрескиванию пленки в процессе роста. Причины возникновения этого напряжения обсуждаются в работе.

Наиболее часто используемой подложкой для эпитаксии нитрида галлия является сапфир. Этот материал является изолятором, поэтому контакты к выращенным на нем приборам необходимо делать только на верхней поверхности, что уменьшает полезную площадь и увеличивает стоимость. Еще одной проблемой является низкая теплопроводность сапфира, что приводит к проблемам охлаждения мощных приборов. Одним из возможных решений этой проблемы является технология П1р-с1пр, в которой выращенные приборы снимаются с подложки. Однако эта процедура существенно удорожает производство и не снимает проблем возникновения дислокаций и напряжении.

Одним из возможных решении описанных выше проблем является выращивание толстого слоя нитрида галлия, который впоследствии можно использовать в качестве подложки для гомоэпитаксии. Одним из методов, пригодных для выращивания подложек нитрида галлия, является метод хлорид-гидридной газофазной эпитаксии. На сегодняшний день этот метод является единственным нромышленно реализованным. К сожалению, технологией получения подложек нитрида галлия обладают лишь несколько компании, среди которых пет российских.

Цель работы

Основной целью данной работы являлось исследование пленок нитрида галлия, выращенных методом хлоридгидрпдной газофазной эпитаксии в различных режимах роста.

Задачи

В ходе выполнения работы были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать влияния параметров ростового процесса на морфологию и структуру пленок нитрида галлия.

2. Отработать методику контроля кристаллического совершенства получаемых образцов с целью оптимизации ростовых параметров.

3. Исследовать проблемы возникновения механического ростового напряжения в нитриде галлия.

4. Предложить методику снижения ростового напряжения.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Обнаружено два режима роста нитрида галлия. Один из этих режимов приводит к возникновению большого ростового напряжения, что вызывает образование большого количества трещин. Второй режим приводит к значительно меньшим значениям ростового напряжения, но характеризуется шероховатой поверхностью. Переход от одного к другому происходит скачком при изменении технологических параметров.

2. Для получения слоев нитрида галлия высокого кристаллического совершенства предлагается использовать последовательную комбинацию двух обнаруженных режимов роста (двустадпйиый процесс). Использование дву-стадийного процесса позволяет получить пленку нитрида галлия толщиной 3 мм без трещин и с гладкой поверхностью.

3. Основной механизм образования прорастающих дислокации в нитриде галлия определяется режимом роста.

4. Основным механизмом возникновения ростового напряжения в пленках нитрида галлия при хлоридгидирдной газофазной эпптаксни является механизм изгиба краевых дислокаций из-за переползания при взаимодействии с то ч с ч н ы м 11 дефектам и.

Научная и практическая новизна

1. Впервые показан скачкообразный переход от одного режима роста к другому при хлоридгидридной эпитаксии нитрида галлия.

2. Впервые показаны различия дефектной структуры образцов, выращенных методом хлоридгидридной газофазной эпитаксии в различных режимах.

3. Впервые описана структура многослойных трещин, образующаяся в

пленках нитрида галлия, выращиваемых 15 условиях высокого ростового напряжения.

4. При выращивании нсеплопшых пленок нитрида галлия на подложках с маской, впервые показана возможность получения как локально-выпуклых, так и локально вогнутых областей на поверхности пленки при комнатной температуре.

Благодарности

Автор считает своей приятной обязанностью выразить признательность своему научному руководителю профессору Юрию Георгиевичу Шретеру, а так же членам группы, в которой выполнялась эта работа: Латышеву Филиппу Евгеньевичу, Леликову Юрию Сергеевичу, Зубрилову Андрею Сергеевичу, Воронснкову Владиславу Валерьевичу, Бочкаревоп Наталье Ивановне, Ребане Юрию Тоомасовичу и, в особенности, Горбунову Руслану Ивановичу за большую помощь в работе, постоянное внимание и активное обсуждение результатов. Кроме того хочу поблагодарить Кузнецову Яну и Ситнпкову Аллу Алексеевну за проведение катодолюминесцентных и ПЭМ исследовании.

Краткое содержание работы

Работа состоит из введения, трех глав и заключения.

Во введении кратко описано текущее положение дел в нитрпд-галлисвой технологии. Сформулирована одна из основных проблем этой технологии, а именно: недостаток доступных подложек для гомоэпитакспи. Поставлены цели и задачи диссертационной работы. Приведены положения, выносимые на защиту.

Технология нитрида галлия

Первая глава состоит из трех частей и посвящена обзору нитрид галлис-вой технологии. В первая части описана история получения нитрида галлия. Во второй части приведены основные методы и подложки для получения нитрида галлия. Рассмотрены их преимущества и недостатки.

Третья часть первой главы посвящена проблеме возникновения механических напряжения в слоях нитрида галлия. Эти напряжения можно разделить на два типа: внешние и внутренние. Внешние напряжения связаны с взаимодействием растущей пленки и подложки. К ним можно отнести напряжения, связанные с рассогласованием постоянных решеток и температурных коэффициентов расширения подложки и пленки. Внутренними напряжениями называют напряжения, возникающие в пленке в процессе роста.

Напряжение, связанное с рассогласованием постоянных решетки, релак-сируст в слое толщиной до 100 нм за счет образования дислокаций несоответствия. Эти дислокации лежат в плоскости пленки параллельно интерфейсу. Помимо этих дислокаций пленки нитрида галлия содержат большое количество прорастающих дислокаций. Эти дислокации расположены вдоль направления роста перпендикулярно плоскости пленки. Существует два механизма возникновения таких дислокаций. Первый механизм заключается в следующем. На начальных этапах роста пленка растет не сплошной и состоит из отдельных кристаллитов. Эти кристаллиты слегка разориентированы относительно подложки и друг друга. При коалссцснции кристаллитов эта разориентация приводят к образованию дислокаций. Такой механизм приводит к пленке, состоящей из относительно бездефектных кристаллитов и дислокационных стенок между ними. Второй механизм образования прорастающих дислокаций заключается в изгибе на ^ 90° дислокаций несоответствия за счет скольжения или переползания. Этот механизм приводит к пленке, дислокации в которой распределены равномерно. Экспериментально наблюдались как пленки, содержащие случайно распределенные дислокаций, так и

состоящие из отдельных зерен, разделенных дислокационными стенками.

Термическое напряжение или термонапряжен и с возникает из-за различия температурных коэффициентов расширения подложки и пленки при остывании с ростовой температуры до комнатной. В структуре СаЫ/АЬОз это напряжение сжимающее для нитрида галлия и растягивающее для сапфира. Оно приводит к изгибу структуры и может приводить к растрескиванию.

Внутренние напряжения возникают в процессе роста в самой пленке, поэтому их называют ростовыми напряжениями. Как правило, для нитрида галлия ростовое напряжение растягивающее. Это напряжение приводит к изгибу структуры при росте и может приводить к растрескиванию.

Существует два возможных механизма возникновения растягивающего напряжения, приводящих к экспериментально наблюдаемым значениям ростового напряжения.

До коалесценции.

После коалесценции

Рис. 1. Тонкая поликристаллическая пленка до и после коалесценции

Первый из них заключается в возникновении растягивающего напряжения при коалесценции зародышей. Изначально кристаллиты растут не напряженными и расстояние А между ними уменьшается за счет осаждения нового материала. При достижении критической величины полная энергия системы может быть снижена за счет схлопывания пустот между зароды-

шами и уменьшения поверхностной энергии. Коалесцснция наступает, когда сумма упругой энергии, образующейся на единицу площади, Е/(1 - г)(Д/2а)2, и энергии границ зерен, \луёь/а, равна энергии двух свободных поверхностей отдельных кристаллитов, 2узу/а, см. рис. 1. Величина растягивающего напряжения определяется выражением:

Осоа1 -

11-г' а ) 1 '

Этот механизм приводит к образованию растягивающего напряжения на начальном этапе роста. Затем величина возникнувшего напряжения остается постоянной или уменьшается за счет рекристаллизации при высокой температуре. Установлено, что отжиг не оказывает существенного влияния на напряжения в нитриде галлия.

/

х.У

Охх =0

Схх ~ 11-У1 > 0

Рис. 2. Механизм возникновения напряжения 15 плоскости пленки за счет наклона краевых

дислока! (и и

П- растяжение В - сжатие

Вторым механизмом возникновения ростового напряжения является механизм наклона краевых дислокаций. Краевая дислокация образует вокруг себя поле упругих напряжений таким образом, что с одной стороны кристалл растянут, а с другой сжат, см. рис. 2. Если линия дислокации расположена перпендикулярно плоскости пленки, среднее напряжение, создаваемое дисло-

нацией в этой плоскости, будет равно нулю. Если же такая дислокация изгибается за счет переползания, создаваемое ей напряжение в пленке будет ненулевым. Величина создаваемого напряжения определяется длиной проекции дислокации на базовую плоскость, а знак углом наклона. Если экстраплоскость при росте «въезжает» в кристалл, создастся сжимающее напряжение. Если же экстраплоскость «выезжает» из кристалла, создастся растягивающее напряжение.

Известно, что для переползания дислокации необходимо взаимодействие с точечными дефектами. Для создания сжимающего напряжения дислокации необходимо увеличивать количество атомов в экстраплосокости, см. рис. 2. Следовательно, для этого дислокации необходимо поглощать атомы междоузлий. Для создания растягивающего напряжения количество атомов в экстраплоскости должно уменьшаться. Следовательно, дислокации необходимо поглощать вакансии, см. рис. 3.

Рис. 3. Наклон дислокации при взаимодействии с вакансиями. Серым цветом отмечена

экстраплоскость (2110)

Энергия образования атома междоузлия значительно выше энергии образования вакансии. По этой причине, образование дислокаций, вызывающих растягивающее напряжение, более вероятно, чем дислокаций, вызывающих сжимающее напряжение.

Величина деформации е, создаваемой наклонными дислокациями пропорциональна их плотности р, вектору Бюргсрса Ь и длине проекции дислокации

ступень рост;

поверхностная

•—►юно] 71 [2110]

\ | переползание \| дислокации

на базовую плоскость Ьзта, где Ь толщина пленки:

1

е = -Ьр/гвтд (2)

Характерной особенностью этого механизма является нарастание напряжения с толщиной.

В литературе нет единого мнения но вопросу того, какой из механизмов возникновения ростового напряжения в нитриде галлия является основным. Существуют сторонники как модели коалесцснции, так и изгиба дислокаций.

Величина ростового напряжения влияет на кристаллическое совершенство выращиваемых слоев и в первую очередь определяются технологическими параметрами ростового процесса. Для получения слоев высокого кристаллического совершенства необходимо оптимизировать технологические параметры. Для этого необходимо иметь методы контроля качества выращиваемого материала.

Рснтгсноструктурнос исследование нитрида галлия

Вторая глава посвящена рснтгеноструктурному исслсдовашно кристаллов нитрида галлия. Она состоит из трех частей. Первая часть посвящена обзору дифракционных методов исследования кристаллического совершенства. Показаны преимущества рентгеновских методов. Описаны различные схемы дифракции, позволяющие получить информацию о различных типах дефектов кристаллических решеток.

Описано два подхода вычисления плотности дислокаций из анализа дифракционных характеристик материала. Один из этих подходов подразумевает случайное распределение дислокаций в исследуемом материале. Второй подразумевает распределение дислокаций в стенках, окружающих бездислокационные зерна. Показано, что при исследовании нитрида галлия в некоторых случаях модель случайного распределения дислокаций даст результат, близкий к прямому измерению методами просвечивающей электронной

микроскопии. В других случаях лучше подходит модель упорядоченного распределения в дислокационных стенках. На основании выводов, сделанных из первой части этой главы, была поставлена задача создания дифрактометра, подходящего для характернзацни выращиваемых пленок нитрида галлия.

Вторая часть второй главы посвящена модернизации имеющегося порошкового дифрактометра ДРОН-4. Описывается глубокая модернизация всех основных узлов дифрактометра: узла источника, узла держателя образца и узла детектора. В результате проделанной работы получившийся днфракто-мстр полностью удовлетворял поставленным требованиям.

Третья часть второй главы посвящена исследованию образцов нитрида галлии, полученных методом хлоридгпдпрдной газофазной эпитакеии. В начале этой части разобраны возможные искажения в рентгеновской дпфрак-томстрпп, и приведены оценки для учета этих искажений. Далее описана методика проводимых измерений, и приведены данные по трем типичным образцам нитрида галлия: пленке ваИ на сапфировой подложке, свободному слой нитрида галлия и неенлошной пленка Са1Ч, выращенной на сапфире с маской.

Пленка нитрида галлия

Фотография первого образца, а именно пленки толщиной 92 мкм па подложке сапфира приведена на рис. 4. Пленка обладает зеркальной поверхностью и не содержит трещин. В пленке преобладают дислокации краевого и смешанного типов. Их плотность, определенная подсчетом ямок травления, составляет ~ 4 • 107 см ~2.

Форма рентгеновских кривых качания хорошо описывается распределением Гаусса. Ширина кривой качания от плоскостей (0002) составляет величину около 210". Разброс этой величины по подложке ~ 5%.

Рис. 4. Фотография пленки нитрида галлия толщиной 92 мкм., выращенной на подложке

сапфира диаметром 2 дюйма.

Рис. 5. Фотография кристалла нитрида галлия, толщиной 2,8 миллиметра. Кристалл отделился от подложки при остывании.

Свободный слой нитрида галлия

Второй типичный образец - свободный слой нитрида галлия. Фотография такого слоя толщиной 2.8 мм приведена на рис. 5. Слой отделился от сапфировой подложки при остывании из-за большого термонапряжения.

Большая часть площади поверхности пленки зеркальная. Оставшаяся часть покрыта V-образными дефектами или «иитами» (pits). Огранка питов имеет форму шестигранных пирамид. Предположительно, образование этих дефектов связано с паданием на поверхность растущей пленки макрочастиц нитрида галлия, образовавшихся на кварцевой арматуре реактора в процессе роста вследствие паразитного осаждения.

Существует два основных отличия результатов рснтгеноструктурного анализа свободных слоев от результатов анализа пленок. Первое состоит в том, что ширина кривой качания свободного слоя и ее форма сильно зависит от

положения пучка на образце. В некоторых местах основной пик отчетливо разделяется на несколько. На построенной карте узла обратной решетки кристалла отчетливо видно, что разделение пика связано с наличием нескольких зерен, слегка разориентированных друг относительно друга. Размер этих зерен сравним с размерами нучка 1x0.05 мм2). Это приводит к сильной зависимости результатов измерения от положения пучка на образце. Сами по себе отдельные зерна обладают сравнительно высоким кристаллическим совершенством (ширина кривой качания <100"). Такая структура типична для толстых слоев нитрида галлия. Возможно, она образуется в результате разрастания и увеличения в размерах более мелких зерен, из которых пленка состоит на начальных этапах.

Вторым отличием является изгиб свободных слоев, который противоположен изгибу слоев СаИ на сапфире при комнатной температуре. То есть ростовая поверхность слоя вогнутая. Это означает, что в слое существует градиент встроенного напряжения. Направление этого градиента противоположено градиенту термонанряжения. Этот градиент мог образоваться только в процессе роста в результате увеличения растягивающего ростового напряжения с толщиной.

Нссплошная пленка нитрида галлия

Последний описываемый образец - нссплошная пленка нитрида галлия, выращенная на сапфире с маской. Маска представляла собой квадратную сетку из полос БЮг, шириной 50 микрон с шагом 400 микрон. В местах нанесения БЮ2 на подложку рост нитрида галлия был подавлен. Выращивание такой пленки позволят снизить механические напряжения. На рис. 6 представлены фотографии пленок, выращенных в одном процессе на подложках с маской и без нес в условиях с высоким ростовым напряжением. Образец, выращенный на чистом санфирс растрескался, тогда как выращенный через маску остался цел. Кроме этого, использование маски позволяет снизить изгиб структуры при комнатной температуре, вызванный термонаиряженисм.

1С

г

Рис.. б. Фотографии образцов, выращенных в одном процессе при высоком ростовом на-I пряжении: а)образец. выращенный на маске; б)образец, выращенный на чистом сапфире.

I

Характерной особенностью несплошных пленок является возможность ио-I лучения локально-вогнутых областей на поверхности при том, что в общем структура будет выпуклой. Это объясняется тем, что при комнатной температуре суперпозиция ростового и термонапряжения в этих образцах может

I быть как растягивающей, так и сжимающей.

I

! Режимы роста нитрида галлия

Третья глава посвящена исследованию пленок нитрида галлия, выращен-| ных методом хлоридгидридной газофазной эпитаксии в различных режимах ' роста. Под режимом роста понимается набор технологических параметров, определяющих ростовой процесс.

В начале третьей главы приводится обзор существующих механизмов роста кристаллов (Франка-Ван дер Мреве, Странекого-Крастанова, Волмера-Всбсра) и определяющих их технологических параметров. Приведен литературный обзор по влиянию параметров роста на механизмы роста нитрида [ галлия и на свойства получающегося материала.

Далее следует описание реакторной установки, использованной для роста нитрида нитрида галлия при написании этой работы.

Было обнаружено два режима роста пленок нитрида галлия: «питов» и

а)

Рис. 7. Микрофотографии пленок, выращенных в разных режимах: а питов; б трещин. Фото па вставках: а скола пленки; б поверхности пленки (получена 1! интерференционном

контрасте Номарского)

«трслцин». В области параметров роста эти режимы расположены близко друг к другу, однако пленки, выращенные в разных режимах, значительно различаются по структуре и морфологии.

Режим питов

Пленки, выращенные в этом режиме, обладают шероховатой поверхностью, которая состоит из террас и V образных дефектов (питов). На рис. 7а представлена микрофотография такой пленки. По ее сколу видно, что неоднородности поверхности связаны с малоугловыми плоскостями, которыми огранены зерна. Обычно в таких пленках не содержится трещин. Типичное значение ширины кривой качания пленки толщиной 30 40 мкм, выращенной в режиме питов, составляет величину 370 400". Из за наличия большого количества дефектов на поверхности, определить плотность дислокаций в таких слоях методом подсчета ямок травления не представляется возможным.

Величина напряжения в таких пленках может быть оценена путем численного расчета на основе анализа их кривизны. Это напряжение является суперпозицией ростового и термонапряжения. Тсрмонапряжснис поддастся

100 мкм

200 мкм

расчету методами теории упругости. Таким образом, величина ростового напряжения равна разности суперпозиции и термонапряжения. Подобная оценка обычно даст значение величины растягивающего ростового напряжения в диапазоне 120 170 МПа для пленок, выращенных в режиме питов.

Для определения дефектной структуры один из образцов, выращенный в режиме питов, был исследован методом просвечивающей электронной микроскопии. В образце доминировали дислокации краевого типа. Вблизи интерфейса их плотность составляла 109 см-2. Плотность винтовых и смешанных дислокаций была более чем на порядок ниже (<108 см-2). На толщине порядка 30 мкм плотность дислокаций снижалась до 2 3-108 см-2. Характерной особенностью этого образца являлось то, что большинство дислокаций были расположены не случайным образом, в вдоль определенных линий. Таким образом, дислокации формировали дислокационные стенки. К такой дислокационной структуре приводит механизм образования прорастающих дислокаций при коалссценции.

Режим трещин

Пленки, выращенные в указанном режиме, обладают зеркальной поверхностью, на которой наблюдаются шестигранные пирамиды. Такие пленки содержат трещины, которые обычно не выходят на поверхность (рис. 76). Эти трещины расположены слоями друг над другом. Как правило, направление трещин совпадает с кристаллографическим направлением [1120]. С помощью оптического микроскопа при фокусировке на разную глубину можно-оценить расстояние между слоями трещин. Типичное среднее значения этого расстояния составляет 5 15 мкм в зависимости от режима роста.

Мы предполагаем следующий механизм возникновения таких трещин. Пленка нитрида галлия при растет растянутой. Энергия упругих напряжений увеличивается но мере роста толщины пленки вплоть до момента, когда становится энергетически выгодно снизить эту энергию за счет образования трещин. Затем возникшие трещины зарастают, и энергия упругих напряжений

30 150 Vp., мкм/ч

Рис. 8. Поле параметром для двух режимов выращивания пленок нитрида галлия. Звездой | отмечена область параметров, при которых выращена пленка па рис. 9

вновь начинает увеличиваться вплоть до следующего растрескивания. Про- I цесс повторяется несколько раз, и в результате формируется подобная струк- I тура трещин. 1

V 1

Установлено, что плотность трещин меньше в каждом последующем слое,

по сравнению с предыдущим, хотя этот эффект не всегда ярко выражен. В

общем случае плотность трещин, а также скорость ее снижения от слоя к

слою зависят от условий роста. '

Пленки, выращенные в режиме трещин, характеризуются рентгеновскими

кривыми качания (0002) в диапазоне 900 2000 угл.сек. По всей видимости

это связано с растрескиванием. Гладкая поверхность этих пленок позволяет

оценить количество дислокаций с помощью метода подсчета ямок травления; |

в таких пленках она обычно составляет 5х107 см-2 при толщинах 30 40 мкм.

Метод измерения кривизны не применим для оценки величины ростового

напряжения и пленках, содержащих трещины. В этом случае указанную величину можно оценить по среднему расстоянию между трещинами в слое или по расстоянию между слоями. Такой анализ дал значения порядка 250 400 МПа, что примерно в два раза выше, чем для образцов, выращенных в режиме питон.

Исследования ПЭМ образца, выращенного в режиме трещин, показали, что доминирующим типом дислокации является краевой, как и в режиме питов. Отличия состоят в заметно большей плотности этих дислокаций, 3 4-109 см 2 у интерфейса и 6 7-108 см 2 на поверхности, против 109 и 2 3-108 см-2 в режиме питов, соответственно. Еще одним отличием является то, что дислокации в режиме трещин не формируют дислокационные стенки, а распределяются случайным образом. К такому распределению прорастающих дислокаций приводит механизм изгиба дислокаций несоответствия за счет скольжения или переползания.

Переход между режимами

Режим, в котором выращивается пленка, определяется ростовыми параметрами, в первую очередь температурой и скоростью роста. На рис. 8 схематически показаны области параметров для этих двух режимов. Видно, например, что для роста пленки в режиме питов, необходимо снизить температуру и повысить скорость роста.

Установлено, что пленки, выращенные в одном режиме, но при различных ростовых параметрах, могут отличаться шероховатостью поверхности либо плотностью трещин, однако качественных отличий в них не будет. В режиме трещин результатом будет пленка с гладкой поверхностью, но с трещинами в объеме. В режиме питов поверхность получится шероховатой, но в объеме трещин не будет.

Для изучения перехода между двумя режимами была выращена пленка в при высокой скорости роста и наличии температурного градиента вдоль подложки, см.рис. 9. На фотографии пленки видно две различные области.

А-А

Рис. 9. Фотография пленки, выращенной в условиях высокой скорости роста на градиенте температур. Слева показан приблизительный температурный градиент вдоль подложки при росте. Справа три микрофотографии, сделанные последовательно вдоль ростового

градиента температуры.

Верхняя часть пленки выросла в режиме иитов, тогда как нижняя в режиме трещин. Переходная область между ними довольно узкая. Этот эксперимент показывает, что переход от одного режима к другому происходит не постепенно, а скачком при малом изменении температуры.

Двустадийный рост

Поскольку режимы иитов и трещин расположены очень близко друг к другу в области параметров роста, задача вырастить пленку без трещин и с гладкой поверхностью в одну стадию представляется трудновыполнимой. Одним из возможных методов получения такой пленки является использование двустадийной методики.

На первой стадии условия подбираются такими, чтобы пленка росла в

|Ё I йК |

ЩЩЁШ!

режиме питон. На »торой стадии необходимо так изменить условия роста, чтобы пленка росла к режиме трещин. С помощью этой методики нам удалось получить пленки нитрида галлия толщиной до 2.8 мм без трещин и с гладкой поверхностью. Плотность дислокаций в таких пленках составляла порядка 2х10б см~2. Типичная ширина кривой качания от плоскостей (0002) - менее 100".

Апробация работы

Основные результаты работы были доложены автором на всероссийских и международных конференциях в Санкт-Петербурге, Москве, Зеленогорскс и Монреале (Канада). Трижды доклады были отмечены памятными дипломами, дважды денежными премиями. По результатам одной из конференций работа была рекомендована на конкурс У.М.Н.И.К., который был выигран. Работы были доложены на конференциях:

1. XI Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлсктронике. Санкт-Петербург, 2009.

2. Международная зимняя школа по физике полупроводников. Зелено-горек, 2010.

3. 7-ая всероссийская конференция «Нитриды алюминия, галлия, индия. Структуры и приборы». Москва, 2010.

4. 8-ая всероссийская конференция «Нитриды алюминия, галлия, индия. Структуры и приборы». Санкт-Петербург, 2011.

5. 219th Electro chemical society meetings. Montreal, Canada, 2011.

Публикации автора

Автор имеет 17 публикаций, из которых 12 тезисов докладов и 5 статей, из которых 4 в журналах из перечня ВАК и одна в журнале Applied physics letters. 12 из 17 публикаций по теме диссертационной работы, из них 2 статьи, обе в журналах из перечня ВАК.

Публикации по теме работы:

1. Режимы роста нитрида галлия при хлоридгидрпдноп газофазной эни-таксии. А.И.Цюк, В.В.Воронснков, Р.И.Горбунов и др. // Научно технические ведомости СПбГПУ. 2011. №3. сс. 10 13.

2. Механические напряжения в пленках нитрида галлия, выращенных на подложках с маской. В.В.Воронснков, А.И.Цюк, А.С.Зубрплов и др. // Научно технические ведомости СПбГПУ. 2011. №3. сс 14 16.

3. Влияние параметров роста на струтурное качество пленок нитрида галлия, полученных методом хлорпд-гидрпдной газофазной эпитаксии. А.И. Цюк, Ю.Т. Рсбанс, Ф.Е. Латышев и др. //Тезисы доклада на XI Всероссийская молодежной конференции но физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлсктроникс. 2009 .- Санкт-Петербург. 3 стр.

4. Влияние параметров роста на струтурное качество пленок нитрида галлия, полученных методом хлорид-гидрпдной газофазной эпитаксии. Цюк А.И. //Тезисы доклада на Международной зимней школе полупроводников. 2010. Зсленогорск,- 2 стр.

5. Влияние загрязнения поверхности сапфировой подложки на рост нитрида галлия при хлорид-гидридной эпитаксии. // Ф.Е. Латышев, Р.И. Горбунов, Н.И. Бочкарсва и др.-Тезисы доклада на 7-ой всероссийской конференции «Нитриды галлия, аллюминия, индия».- 2010. Москва. 2 стр.

6. Влияние параметров роста на механические напряжения в пленках GaN выращенных методом HVPE. Р.И. Горбунов, Н.И. Бочкарсва, Ю.Т. Рсбанс и др. //Тезисы доклада на 7-ой всероссийской конференции «Нитриды галлия, аллюминия, индия».- 2010,- - Москва. - 2 стр.

7. Пути подавления паразитной депозпции в вертикальных хлорид-гидридны ректорах для производства подложек нитрида галлия. Ю.Т. Рсбанс, A.C. Зуб-рилов, Ю.С. Лсликов и др. //Тезисы доклада на 7-ой всероссийской конференции «Нитриды галлия, аллюминия, индия». 2010. Москва,- 2 стр.

8. Миллимитровыс слои нитрида галлия, полученные методом хлорид-

гпдридной газофазном эпитаксии. А.С. Зубршюв, Ю.С. Лсликов, Р.И. Горбунов н др. //Тсзнсы доклада на 7-ой всероссийской конференции «Нитриды галлия, аллюмнния, индия». 2010. Москва. 2 стр.

9. Механические напряжения в пленках GaN, выращенных на подложках с маской. В.В. Вороненков, А.И. Цюк Н.И. Бочкарева и др. //Тезисы доклада на 8-ой всероссийской конференции «Нитриды галлия, аллюминия, индия». 2011. Санкт-Петербург. 2 стр.

10. Исследование режимов роста HVPE GaN и их влияние на механические напряжения. А.И. Цюк, В.В. Вороненков, Н.И. Бочкарева и др. //Тезисы доклада на 8-ой всероссийской конференции «Нитриды галлия, аллюминия, индия». 2011. Санкт-Петербург. - 2 стр.

11. Effect of growth parameters on stress in HVPE GaN films. A. Tsynk, R. Gorbunov, V. Voroncnkov et.al. //ECS Transactions. 2011. Vol. 35..- 6. pp. 73 81.

12. Thick GaN Films Grown on Patterned Sapphire Substrates. V. Voroncnkov, R. Gorbunov, A. Tsyuk et.al. //ECS Transactions.- 2011. Vol. 35.. 6.- pp. 91 97.

Подписано в печать 08.11.2011. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 8297Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: (812) 550-40-14 Тел./факс: (812) 297-57-76

Введение

1 Получение нитрида галлия

1.1 История развития.

1.2 Технология.И

1.2.1 Методы роста нитрида галлия.

1.2.2 Подложки для гетероэпитаксии.

1.3 Напряжения в нитриде галлия.

1.3.1 Напряжение, вызываемые рассогласованием решеток растущего слоя и подложки.

1.3.2 Термонапряжение.

1.3.3 Ростовое напряжение в нитриде галлия.

1.3.4 Методы измерения механического напряжения в пленках

1.3.5 Причины возникновения ростового напряжения.

В течение последних 15 лет в мире был совершен прорыв в исследованиях, разработках и промышленном освоении полупроводниковых структур и приборов на основе нитрида галлия и его твердых растворов. Сочетание физико-химических свойств ваК открывает перед ним широкие перспективы применения в различных областях электронной техники. Высокая термическая, химическая и радиационная стойкость нитрида галлия позволяет использовать его для изготовления приборов, работающих при повышенных температурах и в неблагоприятных условиях. Высокая теплопроводность упрощает решение проблем охлаждения рабочей области, а сочетание высокой подвижности электронов и значительного поля пробоя делает его пригодным для изготовления мощных высокочастотных и высокотемпературных транзисторов. Прямой характер межзонных переходов, большая ширина запрещенной зоны, образование твердых растворов изоморфного замещения с нитридами алюминия и индия обуславливают возможность значительного расширения спектрального диапазона работы изготавливаемых на его основе светоизлу-чающих и фотоприемных устройств.

На сегодняшний день приборы на основе нитрида галлия широко применяются. Выпускаются эффективные зеленые, голубые и фиолетовые све-тодиоды, созданы синие и фиолетовые инжекционные лазеры. Разработаны эффективные светодиоды белого свечения. Появление твердотельных источников света обещает огромные экономические выгоды в сферах технологий информатики, экологии, медицины, военной техники и светотехнической промышленности. В перспективе это означает замену традиционных ламп накаливания и люминесцентных ламп на компактные высокоэффективные экологически чистые источники освещения с регулируемым спектром излучения. Этот процесс является продолжением общей тенденции замены вакуумных приборов на твердотельные, которая началась ещё в 60-е годы с появлением транзисторов.

Полученные мощностные характеристики экспериментальных нитридных СВЧ-приборов благодаря вышеназванным свойствам базового материала существенно (иногда на порядки) превышают аналогичные характеристики ваАя-и БЮ-приборов, причем особенно ярко упомянутые преимущества проявляются при повышенных рабочих температурах (вплоть до 400°С) [1]. Это открывает новые возможности для решения ряда специальных задач оборонной техники, с их высокими требованиями к характеристикам приборов и компонентов, а также для дальнейшего развития систем контроля воздушных сообщений, спутниковой теле- и радиокоммуникации, контроля окружающей среды и т.п.

На данный момент в мире реализованы различные типы нитридных СВЧ-транзисторов (НЕМТ [2], МЕБРЕТ [3] и т.д.), в целом подтверждающие перспективность этого класса приборов.

Активному развитию Ш-нитридной технологии не помешала высокая плотность дислокаций в исходном материале, достигающей 109 см-2 (для сравнения, приборы на основе СаАэ перестают функционировать, когда плотность дислокаций превышает 104 — 105) [4]. Такая высокая несовершенность кристаллов связана с отсутствием доступных подложек нитрида галлия, поэтому этот материал получают гетероэпитаксией.

Гетероэпитаксия приводит к возникновению механических напряжений вследствие рассогласования постоянных решеток. Различие температурных коэффициентов расширения подложки и слоя приводит к возникновению напряжения при охлаждении структуры с ростовой температуры (~1050 °С) до комнатной. Это напряжение приводит к изгибу при комнатной температуре и может приводить к растрескиванию структуры.

Еще одним напряжением, возникающим в пленке нитрида галлия в процессе роста является ростовое напряжение. Как правило, это растягивающее напряжение. Оно может возникать даже при гомоэпитаксии и приводит к растрескиванию пленки в процессе роста. Причины возникновения этого напряжения обсуждаются в работе.

Наиболее часто используемой подложкой для эпитаксии нитрида галлия является сапфир. Этот материал является изолятором, поэтому контакты к выращенным на нем приборам необходимо делать только на верхней поверхности, что уменьшает полезную площадь и увеличивает стоимость. Еще одной проблемой является низкая теплопроводность сапфира, что приводит к проблемам охлаждения мощных приборов. Одним из возможных решений этой проблемы является технология flip-chip, в которой выращенные приборы снимаются с подложки. Однако эта процедура существенно удорожает производство и не снимает проблем возникновения дислокаций и напряжений.

Одним из возможных решений описанных выше проблем является выращивание толстого слоя нитрида галлия, который впоследствии можно использовать в качестве подложки для гомоэпитаксии. Одним из методов, пригодных для выращивания подложек нитрида галлия, является метод хлорид-гидридной газофазной эпитаксии. На сегодняшний день этот метод является единственным промышленно реализованным. К сожалению, технологией получения подложек нитрида галлия обладают лишь несколько компаний, среди которых нет российских.

Цель работы

Основной целью данной работы являлось исследование пленок нитрида галлия, выращенных методом хлоридгидридной газофазной эпитаксии в различных режимах роста.

Задачи

В ходе выполнения работы были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать влияния параметров ростового процесса на морфологию и структуру пленок нитрида галлия.

2. Отработать методику контроля кристаллического совершенства получаемых образцов с целью оптимизации ростовых параметров.

3. Исследовать проблемы возникновения механического ростового напряжения в нитриде галлия.

4. Предложить методику снижения ростового напряжения.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Обнаружено два режима роста нитрида галлия. Один из этих режимов приводит к возникновению большого ростового напряжения, что вызывает образование большого количества трещин. Второй режим приводит к значительно меньшим значениям ростового напряжения, но характеризуется шероховатой поверхностью. Переход от одного к другому происходит скачком при изменении технологических параметров.

2. Для получения слоев нитрида галлия высокого кристаллического совершенства предлагается использовать последовательную комбинацию двух обнаруженных режимов роста (двуетадийный процесс). Использование дву-стадийного процесса позволяет получить пленку нитрида галлия толщиной 3 мм без трещин и с гладкой поверхностью.

3. Основной механизм образования прорастающих дислокаций в нитриде галлия определяется режимом роста.

4. Основным механизмом возникновения ростового напряжения в пленках нитрида галлия при хлоридгидирдной газофазной эпитаксии является механизм изгиба краевых дислокаций из-за переползания при взаимодействии с точечными дефектами.

Научная и практическая новизна

1. Впервые показан скачкообразный переход от одного режима роста к другому при хлоридгидридной эпитаксии нитрида галлия.

2. Впервые показаны различия дефектной структуры образцов, выращенных методом хлоридгидридной газофазной эпитаксии в различных режимах.

3. Впервые описана структура многослойных трещин, образующаяся в пленках нитрида галлия, выращиваемых в условиях высокого ростового напряжения.

4. При выращивании несплошных пленок нитрида галлия на подложках с маской, впервые показана возможность получения как локально-выпуклых, так и локально вогнутых областей на поверхности пленки при комнатной температуре.

Апробация работы

Основные результаты работы были доложены автором на всероссийских и международных конференциях в Санкт-Петербурге, Москве, Зеленогорске и Монреале (Канада). Трижды доклады были отмечены памятными дипломами, дважды денежными премиями. По результатам одной из конференций работа была рекомендована на конкурс У.М.Н.И.К., который был выигран. Работы были доложены на конференциях:

1. XI Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике. Санкт-Петербург, 2009.

2. Международной зимней школе по физике полупроводников. Зелено-горек, 2010.

3. 7-ая всероссийской конференции «Нитриды алюминия, галлия, индия. Структуры и приборы». Москва, 2010.

4. 8-ая всероссийской конференции «Нитриды алюминия, галлия, индия. Структуры и приборы». Санкт-Петербург, 2011.

5. 219th Electro chemical society meetings. Montreal, Canada, 2011.

Публикации автора

Автор имеет 17 публикаций, из которых 12 тезисов докладов и 5 статей из перечня ВАК. 12 из 17 публикаций по теме диссертационной работы, из них 2 статьи.

Заключение

В заключении приведем основные результаты работы:

1. Существенно модернизирован порошковый рентгеновский дифракто-метр ДРОН-4 для характеризации образцов. Теперь установка позволяет снимать симметричные, асимметричные, квазисимметричные кривые качания и карты узлов обратной решетки, измерять кривизну пленок нитрида галлия размером до двух дюймов.

2. Исследованы режимы роста нитрида галлия при хлоридгидридной газофазной эпитаксии. Обнаружено два режима роста с существенно отличающейся морфологией получаемых пленок. Переход между режимами осуществляется скачком при изменении технологических параметров.

3. Установлено, что основным механизмом возникновения ростового напряжения в пленках нитрида галлия при ХГФЭ является наклон краевых дислокаций.

4. Экспериментально показана возможность снижения напряжений при выращивании несплошных пленок нитрида галлия методом ХГФЭ.

5. Экспериментально показано, что путем контроля ростового напряжения в пленках нитрида галлия возможно получение локально-плоских областей пленок нитрида галлия толщиной 50 мкм на сапфире на масштабах сотен микрон при комнатной температуре.

6. Для получения слоев нитрида галлия высокого кристаллического совершенства предлагается использовать последовательную комбинацию двух обнаруженных режимов роста (двустадийный процесс). Использование дву-стадийного процесса позволяет получить пленку нитрида галлия толщиной

3 мм без трещин и с гладкой поверхностью.

Благодарности

В заключение считаю своей приятной обязанностью выразить искреннюю признательность моему научному руководителю - профессору Юрию Георгиевичу Шретеру, а так же членам группы, в которой выполнялась эта работа, Латышеву Филиппу Евгеньевичу, Леликову Юрию Сергеевичу, Зубрило-ву Андрею Сергеевичу, Вороненкову Владиславу Валерьевичу, Бочкарсвой Наталье Ивановне, Ребане Юрию Тоомасовичу и, в особенности, Горбунову Руслану Ивановичу за большую помощь в работе, постоянное внимание и активное обсуждение результатов. Кроме того хочу поблагодарить Кузнецову Яну и Ситникову Аллу Алексеевну за проведение катодолюминесцентных и ПЭМ исследований.

Публикации автора

Автор имеет 17 публикаций, из которых 12 тезисов докладов и 5 статей, из которых 4 в журналах из перечня ВАК и одна в журнале Applied physics letters. 12 из 17 публикаций по теме диссертационной работы, из них 2 статьи, обе в журналах из перечня ВАК.

Публикации по теме работы:

1. Режимы роста нитрида галлия при хлоридгидридной газофазной эпи-таксии. А.И.Цюк, В.В.Вороненков, Р.И.Горбунов и др. // Научно технические ведомости СП6ГПУ.-2011- №3.- 128.- С. 10-13.

2. Механические напряжения в пленках нитрида галлия, выращенных на подложках с маской. В.В.Вороненков, А.И.Цюк, А.С.Зубрилов и др. // Научно технические ведомости СПбГПУ — 2011 — №3 — 128 — С. 14-16.

3. Влияние параметров роста на структурное качество пленок нитрида галлия, полученных методом хлорид-гидридной газофазной эпитаксии. А.И. Цюк, Ю.Т. Ребане, Ф.Е. Латышев и др. //Тезисы доклада на XI Всероссийская молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике- 2009 .- Санкт-Петербург.— С. 42-46.

4. Влияние параметров роста на струтурное качество пленок нитрида галлия, полученных методом хлорид-гидридной газофазной эпитаксии. Цюк А.И.

Тезисы доклада на Международной зимней школе полупроводников.— 2010.— Зеленогорск.- 68-70.

5. Влияние загрязнения поверхности сапфировой подложки на рост нитрида галлия при хлорид-гидридной эпитаксии. // Ф.Е. Латышев, Р.И. Горбунов, Н.И. Бочкарева и др.-Тезисы доклада на 7-ой всероссийской конференции

Нитриды галлия, аллюминия, индия».— 2010.— Москва - С. 151-152.

6. Влияние параметров роста на механические напряжения в пленках GaN выращенных методом HVPE. Р.И. Горбунов, H.H. Бочкарева, Ю.Т. Ребане и др. //Тезисы доклада на 7-ой всероссийской конференции «Нитриды галлия, аллюминия, индия».— 2010.— Москва.— С. 135-136.

7. Пути подавления паразитной депозиции в вертикальных хлорид-гидридных ректорах для производства подложек нитрида галлия. Ю.Т. Ребане, A.C. Зуб-рилов, Ю.С. Леликов и др. //Тезисы доклада на 7-ой всероссийской конференции «Нитриды галлия, аллюминия, индия».— 2010.— Москва.— С. 101— 102.

8. Миллимитровые слои нитрида галлия, полученные методом хлорид-гидридной газофазной эпитаксии. A.C. Зубрилов, Ю.С. Леликов, Р.И. Горбунов и др. //Тезисы доклада на 7-ой всероссийской конференции «Нитриды галлия, аллюминия, индия».- 2010 - Москва.— С. 29-30.

9. Механические напряжения в пленках GaN, выращенных на подложках с маской. В.В. Вороненков, А.И. Цюк Н.И. Бочкарева и др. //Тезисы доклада на 8-ой всероссийской конференции «Нитриды галлия, аллюминия, индия».— 2011.— Санкт-Петербург,— С. 65-67.

10. Исследование режимов роста HVPE GaN и их влияние на механические напряжения. А.И. Цюк, В.В. Вороненков, Н.И. Бочкарева и др. //Тезисы доклада на 8-ой всероссийской конференции «Нитриды галлия, аллюминия, индия».— 2011 — Санкт-Петербург— С. 198-200.

И. Effect of growth parameters on stress in HVPE GaN films. A. Tsyuk, R. Gorbunov, V. Voronenkov et.al. //ECS Transactions-2011.- Vol. 35.— 6.— P. 73-81.

12. Thick GaN Films Grown on Patterned Sapphire Substrates. V. Voronenkov, R. Gorbunov, A. Tsyuk et.al. //ECS Transactions.-2011- Vol. 35.- 6.— P. 9197.

1. Полевые транзисторы на основе гетероструктур AlGaN/GaN, полученных методом молекулярно пучковой эпитаксии / В.В. Волков, В.П. Иванова, Ю.С. Кузьмичев et al. // Письма в ЖТФ. — 2004. Vol. 30. - Pp. 63-67.

2. Mishra, U. К. AlGaN/GaN HEMTs: An overview of device operation and applications / U. K. Mishra, P. Parikh, Y. Wu // Proceedings of the IEEE. — 2002,- Vol. 90.- Pp. 1022-1031.

3. Alur, S. Fabrication of AlGaN/GaN MESFET And It's Applications in Biosensing: Ph.D. thesis / Auburn University. — 2010.

4. Широкозонные полупроводники / Ю.Г. Шретер, Ю.Т. Ребане, В.А. Зыков, В.Г. Сидоров. — СПб, Наука, 2001.

5. III—nitrides: Growth, characterization, and properties / S. C. Jain, M. Willander, J. Narayan, R. V. Overstraet.en // Journal of Applied Physics. — 2000. Vol. 87, no. 3. - Pp. 965-1006.

6. Maruska, H. The preparation and properties of vapor-deposited single-crystaline GaN / H. Maruska, J. Tietjen // Applied Physics Letters.— 1969.- Vol. 15, no. 10.- Pp. 327-329.

7. Pankove, J. I. GaN electroluminescent diodes / J. I. Pankove, E. A. Miller, J. E. Berkeyheiser // RCA Review. 1971. - Vol. 32. - P. 383.

8. Pankove, J. I. GaN blue light-emitting diodes / J. I. Pankove, E. A. Miller, J. E. Berkeyheiser // Journal of Luminescence. — 1972. — Vol. 15. — P. 84.

9. Luminescence of insulating Be-doped and Li-doped GaN / J. I. Pankove, M. Duffy, E. A. Miller, J. E. Berkeyheiser // Journal of Luminescence. — 1972.-Vol. 8.-Pp. 89-93.

10. Maruska, H. P. Preparation of Mg-doped GaN diodes exhibiting violet electroluminescence / H. P. Maruska, W. C. Rhines, D. A. Stevenson // Materials Research Bulletin. 1972. - Vol. 7. - P. 777.

11. Stimulated Emission and Laser Action in Gallium Nitride / R. Dingle, K. L. Shaklee, R. F. Leheny, R. B. Zetterstrom // Applied Physics Letters. 1971. - Vol. 19, no. 1. - Pp. 5-7.

12. Metalorganic vapor phase epitaxial growth of a high quality GaN film using an A1N buffer layer / H. Amano, N. Sawaki, I. Akasaki, Y. Toyoda // Applied Physics Letters. 1986. - Vol. 48, no. 5. - Pp. 353-355.

13. Electron beam effects on blue luminescence of zinc-doped GaN / H. Amano, I. Akasaki, T. Kozawa et al. // Journal of Luminescence. — 1988. — Vol. 4041. Pp. 121-122.

14. P-Type Conduction in Mg-Doped GaN Treated with Low-Energy Electron Beam Irradiation (LEEBI) / H. Amano, M. Kito, K. Hiramatsu, I. Akasaki // Japanese Journal of Applied Physics. — 1989.— Vol. 28, no. Part 2, No. 12.-Pp. L2112-L2114.

15. Photoluminescence of Mg-doped p-type GaN and electroluminescence of GaN p-n junction LED / I. Akasaki, H. Amano, M. Kito, K. Hiramatsu // Journal of Luminescence. — 1991. — Vol. 48-49. — Pp. 666-670.

16. Photoluminescence characteristics of AlGaN-GaN-AlGaN quantum wells / M. A. Khan, R. A. Skogman, J. M. V. Hove et al. // Applied Physics Letters. — 1990. Vol. 56, no. 13. - Pp. 1257-1259.

17. Metalorganic Vapor Phase Epitaxial Growth and Properties of GaN/Alo.iGao.çN Layered Structures / K. Itoh, T. Kawamoto, H. Amano et al. // Japanese Journal of Applied Physics. — 1991.— Vol. 30, no. Part 1, No. 9A. — Pp. 1924-1927.

18. Nakamura, S. p-GaN/n-InGaN/n-GaN Double-Heterostructure Blue-Light-Emitting Diodes / S. Nakamura, M. Senoh, T. Mukai // Japanese Journal of Applied Physics. 1993. - Vol. 32, no. Part 2, No. 1A/B. - Pp. L8-L11.

19. High dislocation densities in high efficiency GaN-based light-emitting diodes / S. D. Lester, F. A. Ponce, M. G. Craford, D. A. Steigerwald // Applied Physics Letters. 1995. - Vol. 66, no. 10.- Pp. 1249-1251.

20. Nakamura, S. The Blue Laser Diode / S. Nakamura, G. Fasol. — Springer-Verlag(Heidelberg), 1997.

21. GaN: Processing, defects, and devices / S. J. Pearton, J. C. Zolper, R. J. Shul, F. Ren // Journal of Applied Physics. 1999. - Vol. 86, no. 1. -Pp. 1-78.

22. Metal semiconductor field effect transistor based on single crystal GaN / M. A. Khan, J. N. Kuznia, A. R. Bhattarai, D. T. Olson // Applied Physics Letters. 1993. - Vol. 62, no. 15. - Pp. 1786-1787.

23. High-temperature GaN/SiC heterojunction bipolar transistor with high gain / J. Pankove, S.Chang, H. Lee et. al. // Electron Devices Meeting. — 1994. Pp. 389 - 392.

24. Fujitsu, C. GaN HEMT technology for base-station amplifiers / C. Fujitsu // III-Vs Review. 2005. - Vol. 18. - P. 16.

25. Wood, S. Advances in high power GaN HEMT transistors.— Microwave Engineering Online. — 2009. — September.

26. Ehrentraut, D. Technology of gallium nitride crystal growth / D. Ehrentraut, E. Meissner, M. Bockowski. — Springer Verlag, 2010. — Vol. 133.

27. Deposition of thick GaN layers by HVPE on the pressure grown GaN substrates / B. Lucznik, B. Pastuszka, I. Grzegory et al. // Journal of crystal growth. 2005. - Vol. 281, no. 1. - Pp. 38-46.

28. Blue laser on high N2 pressure-grown bulk GaN / I. Grzegory, M. Bockowski, S. Krukowski et al. // Acta physica Polonica. A.— 2001.— Vol. 100.— Pp. 229-232.

29. Preparation of GaN single crystals using a Na flux / H. Yamane, M. Shi-mada, S. Clarke, F. DiSalvo // Chemistry of materials. — 1997. — Vol. 9, no. 2. Pp. 413-416.

30. Growth of high-quality large GaN crystal by Na flux LPE method / F. Kawa-mura, M. Imade, M. Yoshimura et al. // Proceedings of SPIE. — Vol. 7216. — 2009. P. 72160B.

31. Structural, Optical, and Homoepitaxial Studies on the Bulk GaN Single Crystals Spontaneously Nucleated by the Na-Flux Method / T. Onuma, T. Yamada, H. Yamane, S. Chichibu // Applied physics express. — 2009. — Vol. 2, no. 9. P. 091004.

32. Growth of GaN crystals by Na flux LPE method / Y. Mori, Y. Kitaoka, M. Imade et al. // physica status solidi (a). — 2010,— Vol. 207, no. 6.— Pp. 1283-1286.

33. Paskova, T. GaN substrates for Ill-nitride devices / T. Paskova, D. Hanser, K. Evans // Proceedings of the IEEE. — 2010. — Vol. 98, no. 7. — Pp. 13241338.

34. Size-dependent photoconductivity in MBE-grown GaN-nanowires / R. Calarco, M. Marso, T. Richtcr et al. // Nano letters. — 2005.— Vol. 5, no. 5. Pp. 981-984.

35. Mechanism of molecular beam epitaxy growth of GaN nanowires on Si (111) / R. Debnath, R. Meijers, T. Richter et al. // Applied physics letters. 2007. - Vol. 90. - P. 123117.

36. Mechanism for spontaneous growth of GaN nanowires with molecular beam epitaxy / K. Bertness, A. Roshko, L. Mansfield et al. // Journal of Crystal Growth. 2008. - Vol. 310, no. 13. - Pp. 3154-3158.

37. Optical anisotropy and light extraction efficiency of MBE grown GaN nanowires epilayers / A. Henneghien, G. Tourbot, B. Daudin et al. // Optics Express. 2011. - Vol. 19, no. 2. - Pp. 527-539.

38. Properties of free-standing GaN bulk crystals grown by HVPE / Y. Melnik, A. Nikolaev, I. Nikitina et al. // Materials Research Society Symposium Proceedings / Materials Research Society. Vol. 482. — 1998. — Pp. 269276.

39. Preparation and properties of free-standing HVPE grown GaN substrates / S. Kim, Y. Lee, D. Moon et al. // Journal of crystal growth. — 1998. — Vol. 194, no. l.-Pp. 37-42.

40. Liu, L. Substrates for gallium nitride epitaxy / L. Liu, J. Edgar // Materials Science and Engineering: R: Reports. — 2002. — Vol. 37, no. 3. — Pp. 61-127.

41. Matthews, J. Defects in epitaxial multilayers: I. Misfit dislocations / J. Matthews, A. Blakeslee // Journal of Crystal Growth. — 1974. — Vol. 27. Pp. 118-125.

42. Microstructures of GaN islands on a stepped sapphire surface / C. C. Kim, J. H. Je, P. Ruterana et al. // Journal of Applied Physics. — 2002. — Vol. 91, no. 7. Pp. 4233-4237.

43. Critical thickness of GaN thin films on sapphire (0001) / C. Kim, I. Robinson, J. Myoung et al. // Applied physics letters. — 1996. — Vol. 69, no. 16. — Pp. 2358-2360.

44. Etzkorn, E. Cracking in GaN Films Grown by Hydride Vapor Phase Epitaxy: Ph.D. thesis / University of California, Santa-Barbara. — 2005.

45. Growth defects in GaN films on sapphire: The probable origin of threading dislocations / X. Ning, F. Chien, P. Pirouz et al. // Journal of Materials Research. 1996. - Vol. 11, no. 3. - Pp. 580-592.

46. Dislocation generation in GaN heteroepitaxy / X. Wu, P. Fini, E. Tarsa et al. // Journal of crystal growth. 1998. - Vol. 189. - Pp. 231-243.

47. Origins of threading dislocations in GaN epitaxial layers grown on sapphire by metalorganic chemical vapor deposition / V. Narayanan, K. Lorenz,

48. W. Kim, S. Mahajan // Applied Physics Letters.— 2001.— Vol. 78.— P. 1544.

49. Gallium nitride epitaxy on (0001) sapphire / V. Narayanan, K. Lorenz, W. Kim, S. Mahajan // Philosophical Magazine A.— 2002,— Vol. 82, no. 5. Pp. 885-912.

50. Oliver, R. Insights into the origin of threading dislocations in GaN/ AlO from atomic force microscopy / R. Oliver, M. Kappers, C. Humphreys // Applied physics Letters. 2006. - Vol. 89.- P. 011914.

51. Bending in HVPE grown GaN films: origin and reduction possibilities / T. Paskova, L. Becker, T. Bottcher et al. // Physica Status Solidi (c). — 2007. Vol. 4, no. 7. - Pp. 2256-2259.

52. Effect of sapphire-substrate thickness on the curvature of thick GaN films grown by hydride vapor phase epitaxy / T. Paskova, L. Becker, T. Bottcher et al. // Journal of Applied Physics. 2007. - Vol. 102, no. 12. - P. 123507.

53. Etzkorn, E. V. Cracking of GaN films / E. V. Etzkorn, D. R. Clarke // Journal of Applied Physics. 2001. - Vol. 89, no. 2. - Pp. 1025-1034.

54. Williams, A. Formation of large-area freestanding gallium nitride substrates by natural stress-induced separation of GaN and sapphire / A. Williams, T. Moustakas // Journal of Crystal Growth. 2007.- Vol. 300, no. 1,— Pp. 37-41.

55. Role of TiN Film in the Fabrication of Freestanding GaN Wafers Using Hydride Vapor Phase Epitaxy with Void-Assisted Separation / A. Usui, T. Ichihashi, K. Kobayashi et al. // Physica Status Solidi (a). — 2002,— Vol. 194, no. 2. Pp. 572-575.

56. Self-separation of thick two inch GaN layers grown by HVPE on sapphire using epitaxial lateral overgrowth with masks containing tungsten / C. Hennig,

57. E. Richter, М. Weyers, G. Trankle // Physica Status Solidi (c).— 2007.— Vol. 4, no. 7.- Pp. 2638-2641.

58. Freestanding high quality GaN substrate by associated GaN nanorods self-separated hydride vapor-phase epitaxy / C. Chao, C. Chiu, Y. Lee et al. // Applied Physics Letters. 2009. - Vol. 95, no. 5. — P. 051905.

59. Stress evolution during metalorganic chemical vapor deposition of GaN / S. Hearne, E. Chason, J. Han et al. // Applied Physics Letters. — 1999. — Vol. 74, no. 3. Pp. 356-358.

60. Tavernier, P. R. Photoluminescence from laser assisted debonded epitaxial GaN and ZnO films / P. R. Tavernier, P. M. Verghese, D. R. Clarke // Applied Physics Letters. 1999. - Vol. 74, no. 18. - Pp. 2678-2680.

61. A Novel Technique for Growing Crack-Free GaN Thick Film by Hydride Vapor Phase Epitaxy / H. Huang, K. Chen, L. Tu et al. // Japanese Journal of Applied Physics. 2008. - Vol. 47, no. 11. - Pp. 8394-8396.

62. Preble, E. Single crystal group III nitride articles and method of producing same by HVPE method incorporating a polycrystalline layer for yield enhancement. 2011. — US Patent 7,897,490.

63. Doerner, M. Stresses and deformation processes in thin films on substrates / M. Doerner, W. Nix // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. 1988. - Vol. 14, no. 3. - Pp. 225-268.

64. Stress and Defect Distribution of Thick GaN Film Homoepitaxially Regrown on Free-Standing GaN by Hydride Vapor Phase Epitaxy / K. Chen, Y. Yeh,

65. Y. Wu et al. // Japanese Journal of Applied Physics. — 2010.— Vol. 49, no. 9.-P. 091001.

66. The role of high-temperature island coalescence in the development of stresses in GaN films / T. Böttcher, S. Einfeldt, S. Figge et al. // Applied Physics Letters. 2001. - Vol. 78, no. 14. - Pp. 1976-1978.

67. Homoepitaxy on GaN substrate with various treatments by metalorganic vapor phase epitaxy / K. Chen, Y. Wu, Y. Yeh et al. // Journal of Crystal Growth. 2010. - Vol. 318. - Pp. 454-459.

68. Effect of Mg, Zn, Si, and O on the Lattice Constant of Gallium Nitride Thin Films / G. Sudhir, Y. Peyrot, J. Krueger et al. // Materials research society symposium proceedings / Materials research society. — Vol. 482. — 1998. — Pp. 525-530.

69. Stress relaxation in Si-doped GaN studied by Raman spectroscopy / I. Lee, I. Choi, C. Lee et al. // Journal of Applied Physics.— 1998.- Vol. 83, no. 11.-Pp. 5787-5791.

70. The effect of Si doping on the defect structure of GaN/AlN/Si(lll) / S. I. Molina, A. M. Sanchez, F. J. Pacheco et al. // Applied Physics Letters. 1999. - Vol. 74, no. 22. - Pp. 3362-3364.

71. In situ measurement of stress generation arising from dislocation inclination in AlGaN: Si thin films / J. D. Acord, I. C. Manning, X. Weng et al. // Applied Physics Letters. 2008. - Vol. 93. - P. 111910.

72. Stoney, G. The tension of metallic films deposited by electrolysis / G. Stoney // Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character. — 1909. — Vol. 82. — Pp. 172-175.

73. Roll, K. Analysis of stress and strain distribution in thin films and substrates / K. Roll // Journal of Applied Physics. — 1976. — Vol. 47, no. 7. — Pp. 3224-3229.

74. Klein, C. A. How accurate are Stoney's equation and recent modifications /

75. C. A. Klein // Journal of Applied Physics.- 2000.- Vol. 88, no. 9.— Pp. 5487-5489.

76. Freund, L. B. Extensions of the Stoney formula for substrate curvature to configurations with thin substrates or large deformations / L. B. Freund, J. A. Floro, E. Chason // Applied Physics Letters. — 1999. — Vol. 74, no. 14. Pp. 1987-1989.

77. Finot, M. Small and large deformation of thick and thin-film multi-layers: effects of layer geometry, plasticity and compositional gradients / M. Finot, S. Suresh // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. — 1996. — Vol. 44, no. 5.-Pp. 683-721.

78. Townsend, P. H. Elastic relationships in layered composite media with approximation for the case of thin films on a thick substrate / P. H. Townsend,

79. D. M. Barnett, T. A. Brunner // Journal of Applied Physics.— 1987.— Vol. 62, no. 11.- Pp. 4438-4444.

80. Roll, K. Michelson interferometer for deformation measurements in an UHV system at elevated temperatures / K. Roll, H. Hoffmann // Review of Scientific Instruments. 1975. - Vol. 47, no. 9.- Pp. 1183-1185.

81. Segmuller, A. Automatic X-ray diffraction measurement of the lattice curvature of substrate wafers for the determination of linear strain patterns /

82. A. Segmuller, J. Angilelo, S. J. L. Placa // Journal of Applied Physics. — 1980.- Vol. 51, no. 12. Pp. 6224-6230.

83. Real-time stress evolution during Si 1-х Ge x heteroepitaxy: dislocations, islanding, and segregation / J. Floro, E. Chason, S. Lee et al. // Journal of Electronic Materials. 1997. — Vol. 26, no. 9. - Pp. 969-979.

84. Cullity, B. Elements of X-ray Diffraction / B. Cullity, S. Stock. Addison-Wesley Reading, MA, 1978. — Vol. 2.

85. Д.К. Воуэн. Высокоразрешающая рентгеновская дифрактометрия и топография / Д.К. Боуэн, Б.К. Таннер. — Наука СПб, 2002.

86. Bowen, D. X-ray metrology in semiconductor manufacturing / D. Bowen, D. Bowen, B. Tanner. CRC Press, 2006.

87. Fewster, P. High-resolution diffraction-space mapping and topography / P. Fewster // Applied Physics A: Materials Science & Processing. — 1994. — Vol. 58, no. 3. Pp. 121-127.

88. Lattice parameters of gallium nitride / M. Leszczynski, H. Teisseyre, T. Sus-ki et al. // Applied Physics Letters. 1996. - Vol. 69, no. 1.- Pp. 73-75.

89. Structural characteristics and lattice parameters of hydride vapor phase epitaxial GaN free-standing quasisubstrates / V. Darakchieva, T. Pasko-va, P. P. Paskov et al. // Journal of Applied Physics. 2005.- Vol. 97, no. l.-P. 013517.

90. Harima, H. Properties of GaN and related compounds studied by means of Raman scattering / H. Harima // Journal of Physics: Condensed Matter. — 2002. Vol. 14. - P. R967.

91. Raman and photoluminescence studies of biaxial strain in GaN epitaxial layers grown on 6H-SiC / V. Y. Davydov, N. S. Averkiev, I. N. Goncharuk et al. // Journal of Applied Physics. 1997. - Vol. 82, no. 10. - Pp. 50975102.

92. Raman determination of phonon deformation potentials in a:-GaN / F. De-mangeot, J. Frandon, M. Renucci et al. // Solid State Communications. —1996,- Vol. 100, no. 4.- Pp. 207-210.

93. Wagner, J.-M. Phonon deformation potentials of alpha-GaN and -A1N: an ab initio calculation / J.-M. Wagner, F. Bechstedt // Applied Physics Letters. 2000. - Vol. 77, no. 3. - Pp. 346-348.

94. Biaxial strain dependence of exciton resonance energies in wurtzite GaN / A. Shikanai, T. Azuhata, T. Sota et al. // Journal of Applied Physics. —1997. Vol. 81, no. 1. - Pp. 417-424.

95. Gil, B. Valence-band physics and the optical properties of GaN epilayers grown onto sapphire with wurtzite symmetry / B. Gil, O. Briot, R. Aulom-bard // Physical Review B. 1995. - Vol. 52, no. 24. - Pp. 17028-17031.

96. Koch, R. The intrinsic stress of polycrystalline and epitaxial thin metal films / R. Koch // Journal of Physics: Condensed Matter.— 1994.— Vol. 6. P. 9519.

97. Physical origins of intrinsic stresses in Volmer-Weber thin films / J. Floro, E. Chason, R. Cammarata, D. Srolovitz // MRS bulletin. 2002. - Vol. 27, no. l.-Pp. 19-25.

98. Vacancy defect distribution in heteroepitaxial a-plane GaN grown by hydride vapor phase epitaxy / F. Tuomisto, T. Paskova, S. Figge et al. // Journal of crystal growth. 2007. - Vol. 300, no. 1. - Pp. 251-253.

99. Ga vacancies as dominant intrinsic acceptors in GaN grown by hydride vapor phase epitaxy / J. Oila, J. Kivioja, V. Ranki et al. // Applied physics letters. — 2003. — Vol. 82, no. 20. Pp. 3433-3435.

100. Effect of Si doping on strain, cracking, and microstructure in GaN thin films grown by metalorganic chemical vapor deposition / L. T. Romano, C. G. Van de Walle, J. W. Ager III et al. // Journal of Applied Physics. — 2000. Vol. 87. - P. 7745.

101. Hoffman, R. Physics of thin films / R. Hoffman. — Academic, New York, 1966.-P. 211.

102. Doljack, F. The origins of stress in thin nickel films / F. Doljack, R. Hoffman // Thin Solid Films. 1972. - Vol. 12, no. 1. - Pp. 71-74.

103. Hoffman, R. Stresses in thin films: The relevance of grain boundaries and impurities / R. Hoffman // Thin Solid Films. 1976. - Vol. 34. - Pp. 185190.

104. Nix, W. Crystallite coalescence a mechanism for intrinsic tensile stresses in thin films / W. Nix, B. Clemens // Journal of Materials Research.— 1999. - Vol. 14, no. 8. - Pp. 3467-3473.

105. Freund, L. B. Model for stress generated upon contact of neighboring islands on the surface of a substrate / L. B. Freund, E. Chason // Journal of Applied Physics. 2001. - Vol. 89, no. 9. - Pp. 4866-4873.

106. Optical properties of GaN epilayers on sapphire / M. Tchounkeu, O. Briot, B. Gil et al. // Journal of Applied Physics.- 1996.- Vol. 80, no. 9.-Pp. 5352-5360.

107. Raghavan, S. In situ observation of coalescence-related tensile stresses during metalorganic chemical vapor deposition of GaN on sapphire / S. Raghavan, J. Acord, J. Redwing // Applied Physics Letters.— 2005.— Vol. 86.— P. 261907.

108. Crystallization of free standing bulk GaN by HVPE / B. Lucznik, B. Pas-tuszka, I. Grzegory et al. // Physica status solidi (c).— 2006.— Vol. 3.— Pp. 1453-1456.

109. Park, S. S. Free-Standing GaN Substrates by Hydride Vapor Phase Epitaxy / S. S. Park, I. W. Park, S. H. Choh // Japanese Journal of Applied Physics. 2000. - Vol. 39, no. Part 2, No. IIB. - Pp. L1141-L1142.

110. Bending in HVPE GaN free-standing films: effects of laser lift-off, polishing and high-pressure annealing / T. Paskova, V. Darakchieva, P. Paskov et al. // Physica status solidi (c). 2006. - Vol. 3. - Pp. 1475-1478.

111. Romanov, A. E. Stress relaxation in mismatched layers due to threading dislocation inclination / A. E. Romanov, J. S. Speck // Applied Physics Letters. — 2003. Vol. 83, no. 13. - Pp. 2569-2571.

112. Annihilation of threading dislocations in GaN/AlGaN / N. Kuwano, T. Tsu-ruda, Y. Adachi et al. // Physica Status Solidi (a).- 2002.— Vol. 192, no. 2.-Pp. 366-370.

113. Relaxation of compressively-strained AlGaN by inclined threading dislocations / D. M. Follstaedt, S. R. Lee, P. P. Provencio et al. // Applied Physics Letters. 2005. - Vol. 87. - P. 121112.

114. Strain relaxation in AlGaN multilayer structures by inclined dislocations / D. M. Follstaedt, S. R. Lee, A. A. Allerman, J. A. Floro // Journal of Applied Physics. 2009. - Vol. 105. - P. 083507.

115. Hanser, D. Inclined dislocation-pair relaxation mechanism in homoepitaxial green GalnN/GaN light-emitting diodes / D. Hanser, C. Wetzel // Physical Review B. 2010. - Vol. 81. - P. 125325.

116. Si doping effect on strain reduction in compressively strained Alo.49Gao.51N thin films / P. Cantu, F. Wu, P. Waltereit et al. // Applied Physics Letters. 2003. - Vol. 83, no. 4. - Pp. 674-676.

117. Tensile stress generation and dislocation reduction in Si-doped AlGaN films / I. C. Manning, X. Weng, J. D. Acord et al. // Journal of Applied Physics. 2009. - Vol. 106. - P. 023506.

118. Tanaka, S. Anti-Surfactant in Ill-Nitride Epitaxy-Quantum Dot Formation and Dislocation Termination / S. Tanaka, M. Takeuchi, Y. Aoyagi // Japanese Journal of Applied Physics. — 2000. — Vol. 39, no. Part 2, No. 8B. Pp. L831-L834.

119. Flexible boundary conditions and nonlinear geometric effects in atomic dislocation modeling / J. Sinclair, P. Gehlen, R. Hoagland, J. Hirth // Journal of Applied Physics. 1978. - Vol. 49, no. 7. - Pp. 3890-3897.

120. Seeger, A. Density changes of crystals containing dislocations / A. Seeger, P. Haasen // Philosophical Magazine. 1958. - Vol. 3. - Pp. 470-475.

121. Hildebrandt, G. The Discovery of the Diffraction of X-rays in Crystals—A Historical Review / G. Hildebrandt // Crystal Research and Technology. — 1993. Vol. 28, no. 6. - Pp. 747-766.

122. High resolution X-ray diffraction and X-ray topography study of GaN on sapphire / J. Chaudhuri, M. Ng, D. Koleske et al. // Material Science and Engineering. 1999. - Vol. B64. - Pp. 99-106.

123. Role of threading dislocation structure on the x-ray diffraction peak widths in epitaxial GaN films / B. Heying, X. H. Wu, S. Keller et al. // Applied Physics Letters. 1996. - Vol. 68. - Pp. 643-645.

124. Ayers, J. The measurement of threading dislocation densities / J. Ayers // Journal of Crystal Growth. 1994. - Vol. 135. - Pp. 71-77.

125. Kurtz, A. D. Effect of Dislocations on the Minority Carrier Lifetime in Semiconductors / A. D. Kurtz, S. A. Kulin, B. L. Averbach // Physical Review. 1956.-Feb. - Vol. 101, no. 4,- Pp. 1285-1291.

126. Stirland, D. J. Quantitative defect etching of GaAs on Si: Is it possible? / D. J. Stirland // Applied Physics Letters.— 1988,— Vol. 53, no. 24.— Pp. 2432-2434.

127. Gay, P. The estimation of dislocation densities in metals from X-ray data / P. Gay, P. Hirsch, A. Kelly // Acta Metallurgies — 1953, — Vol. 1.— Pp. 315-319.

128. Dunn, C. Comparison of dislocation densities of primary and secondary rccrystalization grains of Si-Fe / C. Dunn, E. Koch // Acta Mctallurgica. — 1957. Vol. 5. - Pp. 548-x.

129. Hordon, M. X-ray measurements of dislocation density in deformed copper and alluminium single crystals / M. Hordon, B. Averbach // Acta Metalúrgica. 1961. - Vol. 9. - Pp. 237-247.

130. Ayers, J. Post-growth thermal annealing of GaAs on Si(001) grown by organometallic vapor phase epitaxy / J. Ayers, L. Schowalter, S.K.Ghandhi // Journal of Crystal Growth. 1992. - Vol. 125. - Pp. 329335.

131. Bowen, D. K. High Resolution X-Ray Diffractometry And Topography / D. K. Bowen, B. K. Tanner. CRC Press, USA, 1998.

132. Cullity, B. D. Elements of X-ray diffraction / B. D. Cullity; Ed. by Morris Cohen. — Addison-Wesley Publishing Company, 1956.

133. Microstructure of heteroepitaxial GaN revealed by x-ray diffraction / R. Chierchia, T. Bottcher, H.Heinke et al. // Journal of Applied Physics. — 2003. Vol. 93. - Pp. 8918-8925.

134. Halliwell, M. A. G. The interpretation of X-ray rocking curves from III— V semiconductor device structures / M. A. G. Halliwell, M. H. Lyons, M. J. Hill // Journal of Crystal Growth. 1984. - Vol. 68. - Pp. 523531.

135. Defect structure of epitaxial GaN films determined by transmission electi on microscopy and triple-axis X-ray diffractometry / T. Metzger, R. Hopler,

136. E. Born et al. // Philosophical Magazine A. — 1998. — Vol. 77. — Pp. 10131025.

137. Analysis of the Defect Structure of Epitaxial GaN / H. Heinke, V. Kirchner, S. Einfcldt, D. Hommel // Physica status solidi (a). — 1999. — Vol. 176.— Pp. 391-397.

138. X-ray characterization of thick GaN layers grown by HVPE / R. Korbu-towicz, J. Kozlowski, E. Dumiszewska, J. Serafinczuk // Crystal research Technology. 2005. - Vol. 40. - Pp. 503-508.

139. Williamson, G. X-Ray broadering from filed aluminium and wolfram / G. Williamson, W. Hall // Acta metalúrgica. 1953. - Vol. 1. - Pp. 22-31.

140. Schoening, F. R. L. Strain and particle size values from X-ray line breadths /

141. F. R. L. Schoening // Acta Crystallographica. — 1965. Vol. 18. - Pp. 975976.

142. Scardi, P. Line broadening analysis using integral breadth methods: a critical review / P. Scardi, M. Leoni, R. Delhez // Journal of applied crystallography. 2004. - Vol. 37, no. 3. - Pp. 381-390.

143. Bragg and Laue X-ray diffraction study of dislocations in thick hydride vapor phase epitaxy GaN films / V. Ratnikov, R. Kyutt, T. Shubina et al. // Journal of Applied Physics. 2000. - Vol. 88, no. 11. - Pp. 6252-6259.

144. Direct measurement of twist mosaic in epitaxial GaN / T. A. Lafford, P. A. Ryan, D. E. Joyce et al. // Physica Status Solidi (a). — 2003. — Vol. 195. Pp. 265-270.

145. Kozlowski, J. Structure Characterization of (Al,Ga)N Epitaxial Layers by Means of X-Ray Diffractometry / J. Kozlowski, R. Paszkiewicz, M. Tlacza-la // Physica status solidi (b). 2001. - Vol. 228. - Pp. 415-418.

146. Determination of the azimuthal orientational spread of GaN films by X-ray diffraction / Y. J. Sun, O. Brandt, T. Liu et al. // Applied Physics Letters. — 2002. Vol. 81. - Pp. 4928-2930.

147. Srikant, V. Mosaic structure in epitaxial thin films having large lattice mismatch / V. Srikant, J. S. Speck, D. R. Clarke // Journal of Applied Physics. — 1997. Vol. 82, no. 9. - Pp. 4286-4295.

148. X-ray diffraction analysis of the defect structure in epitaxial GaN / H. Heinke, V. Kirchner, S. Einfeldt, D. Hommel // Applied Physics Letters. 2000. - Vol. 77. - Pp. 2145-2147.

149. Determination of twist angle of in-plane mosaicspread of GaN films by highresolution X-ray diffraction / X. Zheng, H. Chen, Z. Yan et al. // Journal of Crystal Growth. 2003. - Vol. 255. - Pp. 63-67.

150. Schwarzschild, M. M. Theory of the Double X-Ray Spectrometer / M. M. Schwarzschild // Physical Review. 1928. - Aug. - Vol. 32, no. 2. — Pp. 162-171.

151. Weyher, J. Characterization of wide-band-gap semiconductors (GaN, SiC) by defect-selective etching and complementary methods / J. Weyher // Superlattices and microstructures. — 2006. — Vol. 40, no. 4-6. — Pp. 279288.

152. Orthodox etching of HVPE-grown GaN / J. Weyher, S. Lazar, L. Macht et al. // Journal of Crystal Growth. — 2007. Vol. 305, no. 2.— Pp. 384392.

153. Jasinski, J. Extended defects and polarity of hydride vapor phase epitaxy GaN / J. Jasinski, Z. Liliental-Weber // Journal of electronic materials. — 2002.- Vol. 31, no. 5.- Pp. 429-436.

154. Influence of growth rate on the structure of thick GaN layers grown by HVPE / T. Paskova, E. Goldys, R. Yakimova et al. // Journal of crystal growth. 2000. - Vol. 208, no. 1-4. - Pp. 18-26.

155. Nearly stress-free substrates for GaN homoepitaxy / M. Hermann, D. Gogo-va, D. Siche et al. // Journal of crystal growth. — 2006. — Vol. 293, no. 2. — Pp. 462-468.

156. Darakchieva, V. On the lattice parameters of GaN / V. Darakchieva, B. Monemar, A. Usui // Applied Physics Letters. — 2007. — Vol. 91, no. 3. — P. 031911.

157. Freestanding GaN-substrates and devices / C. Miskys, M. Kelly, O. Am-bacher, M. Stutzmann // Physica status solidi (c).— 2003.— Vol. 6.— Pp. 1627-1650.

158. Method for modulating the wafer bow of free-standing GaN substrates via inductively coupled plasma etching / K. Chen, Y. Yeh, Y. Wu et al. // Journal of Crystal Growth. 2010. - Vol. 312. - Pp. 3574-3578.

159. Freund, L. Thin film materials: stress, defect formation, and surface evolution / L. Freund, S. Suresh. — Cambridge University Press, 2003.

160. Механические напряжения в пленках GaN выращенных на подложках с маской / В.В. Вороненков, А.И. Цюк, Р.И. Горбунов et al. // 8-ая Всероссийская конференция «Нитриды галлия, индия и аллюмшшя -структуры и приборы» / ФТИ им. Иоффе, — 2011.— Pp. 65-66.

161. Palisaitis. Epitaxial growth of thin films / Palisaitis, Vasiliauskas, Ferro// Physics of Advanced Materials Winter School. — 2008.

162. In-Situ Monitoring of GaN Growth by Hydride Vapor Phase Epitaxy / D. Martin, J. Carlin, V. Wagner et al. // Physica Status Solidi (a). — 2002. — Vol. 194, no. 2. Pp. 520-523.

163. Hydride vapor phase epitaxial growth of thick GaN layers with in-situ optical monitoring / J. Wang, X. Hu, Y. Zhang et al. // Journal of Crystal Growth. 2009. - Vol. 311, no. 10.- Pp. 3033-3036.

164. Observation of growth modes during metal-organic chemical vapor deposition of GaN / G. Stephenson, J. Eastman, C. Thompson et al. // Applied Physics Letters. 1999. - Vol. 74. - P. 3326.

165. Layer-by-layer growth of GaN induced by silicon / A. Munkholm, C. Thompson, M. Murty et al. // Applied Physics Letters.— 2000.— Vol. 77.— P. 1626.

166. Robinson, I. Crystal truncation rods and surface roughness / I. Robinson // Physical Review B. 1986. - Vol. 33. - Pp. 3830-3836.172. http://www.laytec.de.

167. Step bunching on the vicinal GaN (0001) surface / M. Ramana Murty, P. Fini, G. Stephenson et al. // Physical Review B.- 2000.- Vol. 62, no. 16. Pp. 10661-10664.

168. The effect of H on morphology evolution during GaN metalorganic chemical vapor deposition / J. Han, T. Ng, R. Biefeld et al. // Applied Physics Letters. 1997. - Vol. 71. - P. 3114.

169. Two-step growth of high quality GaN using V/III ratio variation in the initial growth stage / S. Kim, J. Oh, J. Kang et al. // Journal of crystal growth. 2004. - Vol. 262, no. 1-4. - Pp. 7-13.

170. In situ and ex situ evaluation of the film coalescence for GaN growth on GaN nucleation layers / S. Figge, T. Bottcher, S. Einfeldt, D. Hommel // Journal of crystal growth. 2000. - Vol. 221, no. 1-4. - Pp. 262-266.

171. Sasaki, T. Analysis of two-step-growth conditions for GaN on an A1N buffer layer / T. Sasaki, T. Matsuoka // Journal of applied physics.— 1995.— Vol. 77, no. 1. Pp. 192-200.

172. Tanaka, S. Self-assembling GaN quantum dots on AlxGai-xN surfaces using a surfactant / S. Tanaka, S. Iwai, Y. Aoyagi // Applied Physics Letters. — 1996. Vol. 69, no. 26. - Pp. 4096-4098.

173. Process optimization for the effective reduction of threading dislocations in MOVPE grown GaN using in situ deposited SiNx masks / J. Hertkorn, F. Lipski, P. Bruckner et al. // Journal of Crystal Growth. — 2008. — Vol. 310, no. 23. Pp. 4867-4870.

174. Nitrogen-polar GaN growth evolution on c-plane sapphire / Q. Sun, Y. Cho, I. Lee et al. // Applied Physics Letters. 2008. - Vol. 93. - P. 131912.

175. The impact of initial growth and substrate nitridation on thick GaN growth on sapphire by hydride vapor phase epitaxy / S. Gu, R. Zhang, Y. Shi et al. // Journal of crystal growth. — 2001.— Vol. 231, no. 3.- Pp. 342351.

176. Beaumont, B. Process for Growth of Low Dislocation Density Gan. — 2006. US Patent App. 20,090/278,136. ■

177. Understanding nonpolar GaN growth through kinetic Wulff plots / Q. Sun, C. Yerino, T. Ko et al. // Journal of Applied Physics. 2008, — Vol. 104, no. 9. - Pp. 093523-093523.

178. Metalorganic vapor phase epitaxial growth of a high quality GaN film using an A1N buffer layer / H. Amano, N. Sawaki, I. Akasaki, Y. Toyoda // Applied Physics Letters. 1986. - Vol. 48, no. 5. - Pp. 353-355.

179. Pakula, K. Two-and three-dimensional growth modes of nitride layers / K. Pakula, J. Baranowski, J. Borysiuk // Crystal Research and Technology. 2007. - Vol. 42, no. 12. - Pp. 1176-1184.

180. High quality thin GaN templates grown by hydride vapor phase epitaxy on sapphire substrates / D. Martin, J. Napierala, M. Ilegems et al. // Applied Physics Letters. 2006. - Vol. 88. - P. 241914.

181. The effect of the Si/N treatment of a nitridated sapphire surface on the growth mode of GaN in low-pressure metalorganic vapor phase epitaxy / S. Haffouz, H. Lahreche, P. Vennegues et al. // Applied Physics Letters. — 1998. Vol. 73. - P. 1278.

182. Growth of high-quality GaN by low-pressure metal-organic vapour phase epitaxy (LP-MOVPE) from 3D islands and lateral overgrowth / H. Lahreche, P. Vennegues, B. Beaumont, P. Gibart // Journal of Crystal Growth. 1999. - Vol. 205, no. 3. - Pp. 245-252.

183. Improvement of the optical properties of metalorganic chemical vapor deposition grown GaN on sapphire by an in-situ SiN treatment / S. Haffouz, V. Kirilyuk, P. Hageman et al. // Applied Physics Letters. — 2001.— Vol. 79. P. 2390.

184. Influence of silane flow on MOVPE grown GaN on sapphire substrate by an in situ SiN treatment / I. Halidou, Z. Benzarti, T. Boufaden et al. //

185. Materials Science and Engineering: B. — 2004. — Vol. 110, no. 3. — Pp. 251— 255.

186. Datta, R. Mechanisms of bending of threading dislocations in MOVPE-grown GaN on (0001) sapphire / R. Datta, C. Humphreys // physica status solidi (c). 2006. - Vol. 3, no. 6. - Pp. 1750-1753.

187. Improvements in a-plane GaN crystal quality by a two-step growth process / J. Hollander, M. Kappers, C. McAleese, C. Humphreys // Applied Physics Letters. 2008. - Vol. 92, no. 10. - P. 101104.

188. The formation of GaN dots on AlGaN surfaces using Si in gas-source molecular beam epitaxy / X. Shen, S. Tanaka, S. Iwai, Y. Aoyagi // Applied Physics Letters. 1997. - Vol. 72. - P. 344.

189. Johnston, C. Microstructural evolution of nonpolar (1120) GaN grown on (1102) sapphire using a 3D-2D method / C. Johnston, M. Kappers, C. Humphreys // Journal of Applied Physics. — 2009. — Vol. 105, no. 7. — Pp. 073102-073102.

190. Morphological and microstructural evolution in the two-step growth of nonpolar a-plane GaN on r-plane sapphire / Q. Sun, B. Kong, C. Yerino et al. // Journal of Applied Physics. 2009. - Vol. 106, no. 12. - Pp. 123519123519.

191. Correlation of cathodoluminescence inhomogeneity with microstructural defects in epitaxial GaN grown by metalorganic chemical-vapor deposition / S. Rosner, E. Carr, M. Ludowise et al. // Applied Physics Letters. — 1997. — Vol. 70. P. 420.

192. Carrier recombination at single dislocations in GaN measured by cathodoluminescence in a transmission electron microscope / M. Albrecht, H. Strunk, J. Weyher et al. // Journal of applied physics. — 2002. Vol. 92. - P. 2000.

193. A new method of reducing dislocation density in GaN layer grown on sapphire substrate by MOVPE / S. Sakai, T. Wang, Y. Morishima, Y. Naoi // Journal of crystal growth. — 2000. — Vol. 221, no. 1-4. — Pp. 334-337.

194. Frayssinet, E. Process for producing an epitaxial layer of gallium nitride. — 2009. US Patent App. 12/467,986.

195. Three-dimensionally nucleated growth of gallium nitride by low-pressure metalorganic vapour phase epitaxy / H. Schenk, P. Vennegues, O. Tottereau et al. // Journal of crystal growth. — 2003. — Vol. 258, no. 3-4. — Pp. 232250.

196. In-situ reflectivity observation of GaN layers grown directly on sapphire by HVPE using low-temperature nucleation layers / D. Martin, J. Napierala, H. Buhlmann, M. Ilegems // Physica Status Solidi (c). — 2005. — Vol. 2, no. 7. Pp. 2053-2057.

197. Reshchikov, M. Luminescence properties of defects in GaN / M. Reshchikov, H. Morkoc // Journal of applied physics. 2005. - Vol. 97. - P. 061301.

198. Clos, R. Wafer curvature in the nonlinear deformation range / R. Clos, A. Dadgar, A. Krost // Physica Status Solidi (a).- 2004,- Vol. 201, no. 11.- Pp. R75-R78.

199. Hutchinson, J. Mixed mode cracking in layered materials / J. Hutchinson, Z. Suo // Advances in applied mechanics.— 1992,— Vol. 29, no. 63.— P. 191.

200. Hardness and fracture toughness of bulk single crystal gallium nitride / M. Drory, J. Ager, T. Suski et al. // Applied physics letters.— 1996.— Vol. 69, no. 26. Pp. 4044-4046.

201. Robinson, V. Nucleation kinetics of gold deposited onto UHV cleaved surfaces of NaCl and KBr / V. Robinson, J. Robins // Thin Solid Films. — 1974. Vol. 20, no. 1. - Pp. 155-175.

202. Dwikusuma, F. Nucleation and initial growth kinetics of GaN on sapphire substrate by hydride vapor phase epitaxy / F. Dwikusuma, J. Mayer, T. Kuech // Journal of crystal growth. 2003. - Vol. 258, no. 1. - Pp. 6574.

203. Properties and preparation of high quality, free-standing GaN substrates and study of spontaneous separation mechanism / H. Ashraf, R. Kudrawiec, J. Weyher et al. // Journal of Crystal Growth. 2010. - Vol. 312, no. 1617. - Pp. 2398-2403.