GaN基单晶薄膜的晶体结构主要受衬底材料和衬底表面对称性的影响。 ADV7180外延在c面蓝宝石、(111)si、(1l1)GaAs、(0001)6H-sC和(0001)zn0等衬底上的GaN薄膜,通常具有纤锌矿结构;如果在(001)GaAs、(001)3c~sc和(001)si等衬底上外延GaN,则可获得闪锌矿结构的G瘀材料。

   纤锌矿GaN晶体结构有[0001]和[OO0了]两种相反的原子层排列方向,分别对应于Ga面和N面,如图2-3所示。GaN薄膜的Ga面和N面具有不同的物理和化学性质。与N面薄膜相比,Ga面薄膜表面往往更为平滑,缺陷密度较低,且Ga面Ⅲ族氮化物异质结的电学特性与N面Ⅲ族氮化物异质结不同。Ga面GaN室温下难溶子水、酸和碱,在热的碱液中溶解速度非常缓慢,而N面G洲贝刂易溶于酸(如H3Po4)和碱(如KoH)。二者经过腐蚀后的表面形貌也不同,前者腐蚀之后表面多出现V形坑,后者腐蚀之后表面多出现六边形金字塔结构。腐蚀机理的差异可归因于N面和Ga面GaN的表面悬挂键不同"。若c面最上一层原子为N原子,那么该N原子在‘方向上只有一个悬挂键,与OII-的排斥作用相对较弱(±c面上N原子在+c方向上有3个悬挂键,对0H-的排斥作用相对较强),这样OH-通过侵蚀Ga原子的价键而被吸附到-c面上。被吸附到-c面的0H-与GaN发生反应生成Ga氧化物,之后Ga氧化物被KoH溶解,于是下一层的N原子露出表面。此过程不断重复,使得腐蚀不断进行。