热退火对 InGaN薄膜性质的影响

对采用金属有机化学气相沉积方法生长的In组分为0.14的InGaN薄膜在不同温度下进行了热退火处理.通过X射线衍射、原子力显微镜、光致发光谱和变温霍尔等测试方法研究了In0.14Ga0.86N薄膜的晶格质量、表面形貌以及光学特性和电学特性随着退火温度的变化情况.结果表明,有利于提高In0.14Ga0.86N薄膜质量的最佳退火温度为500℃.通过对变温霍尔实验数据的拟合,初步分析了退火前后InGaN样品中的多种散射机制以及它们的变化情况.     

InxGa1-xN合金薄膜In的表面分凝现象

用MOCVD方法在α-Al2O3(0001)衬底上外延生长了InxGa1-xN合金薄膜.测量结果显示:所制备的InxGa1-xN样品中In的组分随外延生长温度而改变,生长温度由620℃升高到740℃,In的组分由0.72降低到0.27.这是由于衬底温度越高,In进入InxGa1-xN薄膜而成键的效率越低.样品的X射线衍射谱和X射线光电子能谱均显示:在生长温度为620℃和690℃时所生长的InxGa1-xN样品中均存在明显的In的表面分凝现象;而生长温度升至740℃时所得到的InxGa1-xN样品中,In的表面分凝现象得到了有效抑制.保持生长温度不变而将反应气体的Ⅴ/Ⅲ比从14000增加到38000,In的表面分凝现象也明显减弱.由此可以认为,较高的生长温度使得In原子的表面迁移能力增强,In原子从InxGa1-xN表面解吸附的几率增大,而较高的Ⅴ/Ⅲ比则能增加N与In成键几率,从而有利于抑制In的表面分凝.     

InN薄膜的退火特性

对InN薄膜在氨气氛下的高温退火行为进行了研究.利用XRD,SEM和XPS对样品进行了分析.结果表明,InN薄膜的结晶质量和表面形貌并不随退火温度单调变化.由于高温退火时N原子的挥发,剩下的In原子在样品表面聚集形成In颗粒.当退火温度高于425℃时,In原子的脱吸附作用增加,从而导致样品表面的In颗粒在退火温度高于425℃时逐渐减少.XRD和SEM结果表明In颗粒密度最高的样品具有最差的结晶质量.这种现象可能是由于In颗粒隔离了其下面的InN与退火气氛的接触,同时,金属In和InN结构上的差异也可能在InN中导致了高密度的结构缺陷,从而降低了InN薄膜的结晶质量.     

界面极化效应对AlxGa1-xN/GaN异质结pin探测器光电响应的影响

设计了正面入射的探测波长范围限制在326～365nm的AlxGa1-xN/GaN异质结pin光电探测器.利用自洽求解薛定谔-泊松方程计算了AlxGa1-xN/GaN异质结在无极化、完全极化和部分极化的能带图,结合光电响应谱的模拟,分析了界面极化效应对AlxGa1-xN/GaN异质结pin紫外光电探测器响应特性的影响并提出了改善方法.     

Ge_xSi_1-x/Si异质结构的近红外吸收光谱测量

测量分析了采用 RRH/VLP—CVD 方法外延生长的 Ge_xSi_(1-x)/Si 异质结构中 Ge_xSi_(1-x)合金薄层的近红外吸收光谱。由谱线计算出 Ge_(0.15)Si_(0.85)与 Ge_(0.45)Si(0.55)合金层的带隙分别为1.02eV 和O.88eV,与相同组分的体合金一致。结果表明用红外吸收光谱测量研究异质结构薄层材料的能带结构及带隙是一种准确、简便的方法。     

n沟增强型InP MISFET研究

在掺Fe的<100>晶向半绝缘 InP上,用 TEOS为源的 PECVD SiO_2作为栅氧化层,以Si~+注入 S.I.InP形成源、漏区,研制成基于 InP/SiO_2界面的n沟增强型 InP MISFET.其饱和区跨导 g_m为6.4mS/mm,沟道有效电子迁移率 μ_(eff)为1400cm~2/V·S,并对 InP MISFET特性及漏电流慢漂移行为作了讨论与分析.     

Si基MOCVD生长AlN深陷阱中心研究

通过PL 谱和Raman谱对MOCVD生长Si基Al N的深陷阱中心进行了研究,发现三个深能级Et1 ,Et2 ,Et3,分别在Ev 上2 .6 1,3.10 ,2 .11e V.Et1 是由氧杂质和氮空位(或Al间隙原子)能级峰位靠近重合共同引起的,Et2 、Et3都是由于衬底Si原子扩散到Al N引起的.在Si浓度较低时,Si主要以取代Al原子的方式存在,产生深陷阱中心Et2 .Si浓度高于某个临界浓度时,部分Si原子以取代N原子位置的方式存在,形成深陷阱中心Et3.实验还表明,即使经高温长时间退火,Al N中Et1 和Et2 两个深陷阱中心也是稳定的     

阴极荧光联合分析系统在Ⅲ族氮化物研究中的应用

利用高性能阴极荧光(CL)联合分析系统对几类典型的Ⅲ族氮化物材料进行测试分析.在光谱研究中,利用CL紫外町见光谱系统,对c面蓝宝石衬底上生长的AlxGa1-xN薄膜进行阴极荧光单色谱测试分析,揭示了CL的激发强度与发光带之间的变化关系.进一步研究了掺Mg的Al0.5Ga0.5N薄膜的带边和杂质能级发光机理.利用CL近红外光谱系统对InN薄膜的阴极发光特性进行了研究,验证了InN实际光学带边E8在0.77eV附近.利用微区分析(CL mapping)系统,可在紫外波段确切地给出材料不同波长的荧光发光区这一特点,对HVPE生长的自支撑GaN衬底进行了SEM和CL微区的对比分析,研究了GaN的位错类型和分布.