在蓝宝石衬底表面外延出GaN层。这种热分解-合成反应是在单一温区内完成的,外延薄膜的沉积生长可以精确控制,也就是说可以精确地控制一个一个“原子”进行有序排列和生长。但是MOcVD并不强调外延层一定是单晶。 HD64F2140BTE10例如,LED的多量子阱结构(MQW)的生长就不是严格意义上的单晶外延生长,而是类似于多晶质量的薄膜沉积。LED尽管结构多层、精致且复杂,却可在同一个外延反应腔里完成。这不同于晶体硅太阳能电池等光电材料,其不同结构层必须在不同的设备内分步进行生长。这主要是因为MOCVD在设计和技术上的完善与合理,以及加工设备与制造技术上的进步与高质量,能很好地满足LED材料精纯的要求。一个完整的LED结构(如图⒈1所示)的MOcVD外延生长流程与特点可归纳如下。

    (1)衬底预处理,即在反应腔内特殊气氛和高温状态下对衬底材料表面进行预处理,去除吸附在衬底表面的水和氧,为外延生长做准备。

    (2)成核层(nuclcaⅡon laycr),亦称缓冲层(buffcr laycr),在较低的温度(~530℃)下生长在衬底表面。成核层材料通常为GaN或AlGaN,目的是为后续GaN晶体的生长提供成核长晶的种子,并减小衬底和后续所长晶体不同材料之间的晶格结构差异,调制应力和后续晶体的缺陷密度。

   (3)GaN本征层,在1030~11O0℃温度范围内以较高生长速率生长,以快速形成高质量的GaN晶体薄膜、厚度约2~4um。

   (4)n型GaN层,生长条件与GaN本征层相同或相近,通入硅烷(SiH4)进行⒐掺杂,为LED的复合发光提供电子。