InGaN/GaN多量子阱蓝光LED的p-GaN盖层的MOCVD生长研究

利用金属有机物化学气相淀积（MOCVD）生长了InGaN／GaN多量子阱（MQW）蓝光发光二极管（LED），研究了不同Cp2Mg流量下生长的p-GaN盖层对器件电学特性的影响。结果表明，随着Cp2Mg流量的提高，漏电流升高，并且到达一临界点会迅速恶化；正向压降则先降低，后升高。进而研究相同生长条件下生长的p-GaN薄膜的电学特性、表面形貌及晶体质量，结果表明，生长p-GaN盖层时，Cp2Mg流量过低，盖层的空穴浓度低，电学特性不好；Cp2Mg流量过高，则会产生大量的缺陷，盖层晶体质量与表面形貌变差，使得空穴浓度降低，电学特性变差。因此，生长p-GaN盖层时，为使器件的正向压降与反向漏电流均达到要求，Cp2Mg流量应精确控制。     

蓝宝石衬底的斜切角对GaN薄膜特性的影响

利用金属有机物化学气相沉积技术在具有斜切角度的蓝宝石衬底(0～0.3°)上生长了非故意掺杂GaN薄膜,并采用显微镜、X射线双晶衍射、光荧光及霍尔技术对外延薄膜的表面形貌、晶体质量、光学及电学特性进行了分析.结果表明,采用具有斜切角度的衬底,可以有效改善GaN外延薄膜的表面形貌、降低位错密度、提高GaN的晶体质量及其光电特性,并且存在一个衬底最优斜切角度0.2°,此时外延生长出的GaN薄膜的表面形貌和晶体质量最好.     

p型氮化镓退火及发光二极管研究

对金属有机物化学气相淀积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上生长的p型氮化镓(p-GaN)在氮气气氛下的热退火进行研究。用Hall测试系统测量不同温度、不同时间退火后样品的电学性能;对一组蓝光LEDs分别进行不同退火温度、退火时间实验,对退火前后量子阱峰值强度半高宽和积分面积变化进行了比较研究。实验表明p-GaN在825°C、8min条件下退火可以取得较高的空穴浓度,而LED在750°C、30min退火可以使量子阱的半高宽展宽较小,积分强度降低百分比小,而且LED芯片正向电压也较小。     

(Al) Ga InP材料的MOCVD生长研究

对可见光半导体光电子材料Ga0.5In0.5P、(AlXGa1-X)0.5In0.5P的MOCVD生长进行了研究。使用X射线双晶衍射和PL谱测量结合的手段,研究了生长速度和生长温度对材料质量的影响。根据测试结果优化了(Al)GaInP材料的生长速度和生长温度。为研制出高性能的650nm半导体激光器打下良好的材料基础。     

应变量子阱传输矩阵法设计及MOCVD外延制备

借鉴光波导设计的传输矩阵法思想 ,引入传输矩阵方法进行量子阱设计的应用 ,以 980nm半导体激光器用的应变量子阱为例 ,利用MOCVD外延生长技术设计生长了InGaAs/GaAs应变量子阱结构 ,测量PL谱峰值波长与设计波长吻合 ,X双晶衍射仪标定的量子阱组分和厚度基本与设计一致 ,从而验证了传输矩阵法用于量子阱设计是一种有效快捷的方法。     

GaN外延结构中微区应变场的测量和评价

 采用电子背散射衍射(EBSD)技术,测量GaN/蓝宝石结构中的弹性应变场.将EBSD菊池衍射花样的图像质量IQ值及小角度错配作为应力敏感参数,表征GaN-Buffer层-蓝宝石结构中的晶格畸变和转动,显示微区弹性应变场.在GaN/蓝宝石系统中,弹性应变的影响范围大约200×700nm.采用快速傅立叶变换(FFT)提取菊池花样的衍射强度,识别GaN外延结构中的应变/无应变区域.     

生长停顿改善MOCVD生长InGaN/GaN多量子阱的特性

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)生长了InGaN/GaN多量子阱(MQWs)结构,研究了生长停顿对InGaN/GaN MQWs特性的影响.结果表明,采用生长停顿,可以改善MQWs界面质量,提高MQWs的光致发光(PL)与电致发光(EL)强度;但生长停顿的时间过长,阱的厚度会变薄,界面质量变差,不仅In组分变低,富In的发光中心减少,而且会引入杂质,致使EL强度下降.     

(Al)GaInP材料的MOCVD生长研究

对可见光半导体光电子材料Ga0．5In0．5P、(AlXGa1-x)0.5In0.5P的MOCVD生长进行了研究。使用X射线双晶衍射和PL谱测量结合的手段,研究了生长速度和生长温度对材料质量的影响。根据测试结果优化了(Al)GaInP材料的生长速度和生长温度。为研制出高性能的650nm半导体激光器打下良好的材料基础。     

In1-xGaxAsyP1-y/GaAs组分x和y间约束关系及应用

计算出与GaAs衬底相匹配的In1-xGaxAsyP1-y组分x和y的约束关系,并加以验证;用约束关系简化带隙与组分x和y函数关系,使之变为单变量y的函数,并给出晶格常数、带隙与组分关系的三维图,并长出材料加以证实.     

InGaN:Mg薄膜的电学特性研究

利用MOCVD生长了InGaN:Mg薄膜,研究了生长温度、掺Mg量对InGaN:Mg薄膜电学特性的影响.结果表明,空穴浓度随着生长温度的降低而升高.在相同的生长温度下,空穴浓度随掺Mg量的增加,先升高后降低.通过对这两个生长条件的优化,在760℃、CP2Mg与TMGa摩尔流量之比为2.2‰时制备出了空穴浓度高达2.4×1019cm-3的p-InGaN:Mg薄膜.这对进一步提高GaN基电子器件与光电子器件的性能有重要意义.