GaN基單晶薄膜的晶體結構主要受襯底材料和襯底表面對稱性的影響。 ADV7180外延在c面藍寶石、(111)si、(1l1)GaAs、(0001)6H-sC和(0001)zn0等襯底上的GaN薄膜,通常具有纖鋅礦結構;如果在(001)GaAs、(001)3c~sc和(001)si等襯底上外延GaN,則可獲得閃鋅礦結構的G瘀材料。

   纖鋅礦GaN晶體結構有[0001]和[OO0了]兩種相反的原子層排列方向,分別對應于Ga面和N面,如圖2-3所示。GaN薄膜的Ga面和N面具有不同的物理和化學性質。與N面薄膜相比,Ga面薄膜表面往往更為平滑,缺陷密度較低,且Ga面Ⅲ族氮化物異質結的電學特性與N面Ⅲ族氮化物異質結不同。Ga面GaN室溫下難溶子水、酸和堿,在熱的堿液中溶解速度非常緩慢,而N面G洲貝刂易溶于酸(如H3Po4)和堿(如KoH)。二者經過腐蝕后的表面形貌也不同,前者腐蝕之后表面多出現V形坑,后者腐蝕之后表面多出現六邊形金字塔結構。腐蝕機理的差異可歸因于N面和Ga面GaN的表面懸掛鍵不同"。若c面最上一層原子為N原子,那么該N原子在‘方向上只有一個懸掛鍵,與OII-的排斥作用相對較弱(±c面上N原子在+c方向上有3個懸掛鍵,對0H-的排斥作用相對較強),這樣OH-通過侵蝕Ga原子的價鍵而被吸附到-c面上。被吸附到-c面的0H-與GaN發生反應生成Ga氧化物,之后Ga氧化物被KoH溶解,于是下一層的N原子露出表面。此過程不斷重復,使得腐蝕不斷進行。