立方相GaN的持续光电导

研究了金属有机物化学气相外延(MOVPE)方法生长的非故意掺杂的立方相GaN的持续光电导效应.在六方相GaN中普遍认为持续光电导效应与黄光发射有关,而实验则显示在立方GaN中,持续光电导效应与其中的六方相GaN夹杂有关系,而与黄光发射没有关系.文中提出,立方相GaN与其中的六方相GaN夹杂之间的势垒引起的空间载流子分离是导致持续光电导现象的物理原因.通过建立势垒限制复合模型,解释了立方相GaN的持续光电导现象的物理过程,并对光电导衰减过程的动力学作了分析.对实验数据拟合的结果证明以上的模型和推导是与实验相符的.     

非故意掺杂n型GaN的负持续光电导现象

研究了MOCVD方法制备的非故意掺杂n型GaN薄膜的持续光电导现象.实验发现样品的光电导与入射光强有密切的关系,当入射光强由弱到强变化时,样品会依次出现正常持续光电导(PPC)、负光电导(NPC)和负持续光电导(NPPC)现象.据知,这是首次在一个样品中仅仅通过改变入射光强就可以依次产生以上现象的实验报道.通过系统的实验分析和理论研究认为,该现象形成的主要原因是材料中深能级电子陷阱和空穴陷阱共同作用的结果.     

非故意掺杂n型GaN的负持续光电导现象

研究了MOCVD方法制备的非故意掺杂n型GaN薄膜的持续光电导现象.实验发现样品的光电导与入射光强有密切的关系,当入射光强由弱到强变化时,样品会依次出现正常持续光电导(PPC)、负光电导(NPC)和负持续光电导(NPPC)现象.据知,这是首次在一个样品中仅仅通过改变入射光强就可以依次产生以上现象的实验报道.通过系统的实验分析和理论研究认为,该现象形成的主要原因是材料中深能级电子陷阱和空穴陷阱共同作用的结果.     

GaN外延材料中持续光电导的光淬灭

研究了非故意掺杂和掺Si的n型GaN外延材料持续光电导的光淬灭.实验发现,非故意掺杂GaN的持续光电导淬灭程度远大于掺Si的n型GaN;撤去淬灭光后前者的持续光电导几乎没有变化,后者却明显减小;稍后再次加淬灭光,前者的持续光电导仍无变化,而后者却明显增加.作者认为两者持续光电导的形成都与空穴陷阱有关,用空穴陷阱模型解释了非故意掺杂GaN持续光电导的形成以及淬灭过程;掺Si的n型GaN的持续光电导是电子陷阱(杂质能级)和空穴陷阱共同作用的结果,并且在持续光电导发生的不同阶段其中一种陷阱的作用占主要地位.     

GaN外延材料中持续光电导的光淬灭

研究了非故意掺杂和掺Si的n型GaN外延材料持续光电导的光淬灭。实验发现非故意掺杂GaN的持续光电导淬灭程度远大于掺Si的n型GaN;撤去淬灭光后前者的持续光电导几乎没有变化,后者的却有明显减小;稍后再次加淬灭光前者的持续光电导无变化,而后者的有明显增加。我们认为两者持续光电导的形成都与空穴陷阱有关,用空穴陷阱模型解释了非故意掺杂GaN持续光电导的形成以及淬灭;认为掺Si的n型GaN的持续光电导是电子陷阱(杂质能级)和空穴陷阱共同作用的结果,并且在持续光电导发生的不同阶段其中一种陷阱的作用占主要地位。     

立方相GaN的高温MOCVD生长

利用MOCVD技术在提高生长温度(900℃)下生长出了高质量的立方相GaN,生长速度提高到1.6μm/h.高温生长的GaN样品近带边峰室温光荧光半高宽为48meV,小于在830℃下生长的GaN样品.在ω扫描模式下,X射线衍射表明高温生长的GaN具有较小的(002)峰半高宽21′.可以看出,尽管立方GaN是亚稳态,高生长温度仍然有利于其晶体质量的提高.本文对GaN生长中生长温度和生长速度之间的关系作了讨论.     

立方相GaN的高温MOCVD生长

利用MOCVD技术在提高生长温度(900℃)下生长出了高质量的立方相GaN,生长速度提高到1.6μm/h.高温生长的GaN样品近带边峰室温光荧光半高宽为48meV,小于在830℃下生长的GaN样品.在ω扫描模式下,X射线衍射表明高温生长的GaN具有较小的(002)峰半高宽21′.可以看出,尽管立方GaN是亚稳态,高生长温度仍然有利于其晶体质量的提高.本文对GaN生长中生长温度和生长速度之间的关系作了讨论.     

N型GaN的持续光电导

本文报道了金属有机物化学气相外延（ＭＯＶＰＥ）生长的未人为掺杂和掺Ｓｉｎ－ＧａＮ的持续光电导（ＰｅｒｓｉｓｔｅｎｔＰｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ——ＰＰＣ）．在不同温度下观察了光电导的产生和衰变行为．实验结果表明,未人为掺杂和掺Ｓｉｎ－ＧａＮ的持续光电导和黄光发射可能起源于深能级缺陷,这些缺陷可以是ＶＧａ空位、ＮＧａ反位或者ＶＧａ－ＳｉＧａ络合物．和未人为掺杂样品Ａ相比,样品Ｂ中因Ｓｉ的并入导致ＧａＮ中的深能级缺陷增加,提高了ＧａＮ中黄光发射,使持续光电导衰变减慢,但实验未发现黄光的加强和光电导衰变特     

GaAs吸收衬底生长的立方相GaN发光二极管的工艺设计与实现

利用光学薄膜原理,计算了采用晶片键合技术来提高以GaAs为衬底的立方相GaN的出光效率的理论可行性.以Ni为粘附层,Ag为反射层的Ni/Ag/Au薄膜体系可以使立方GaN的出光效率从理论上提高2.65倍左右.实验结果证实,利用键合方法实现的以Ni/Ag/Au作为反射膜的样品的光反射率比未做键合的GaN/GaAs样品的光反射率在理论计算的459.2nm处提高了2.4倍.     

GaAs吸收衬底生长的立方相GaN发光二极管的工艺设计与实现

利用光学薄膜原理,计算了采用晶片键合技术来提高以GaAs为衬底的立方相GaN的出光效率的理论可行性.以Ni为粘附层,Ag为反射层的Ni/Ag/Au薄膜体系可以使立方GaN的出光效率从理论上提高2.65倍左右.实验结果证实,利用键合方法实现的以Ni/Ag/Au作为反射膜的样品的光反射率比未做键合的GaN/GaAs样品的光反射率在理论计算的459.2nm处提高了2.4倍.     

中子辐照GaN中持续光电导现象的研究

Unintentionally doped GaN films grown by MOCVD were irradiated with neutrons at room temperature. In order to investigate the influence of neutron irradiation on the optical properties of GaN films, persistent photoconductivity(PPC) and low temperature photoluminescence(PL) measurements were carried out. Pronounced PPC was observed in the samples before and after neutron irradiation without the appearance of a yellow luminescence(YL) band in the PL spectrum, suggesting that the origin of PPC and YL are not related. Moreover, PPC phenomenon was enhanced by neutron irradiation and quenched by the followed annealing process at 900 C. The possible origin of PPC is discussed.     

Persistent Photoconductivity in n-type GaN

The persistent photoconductivity（PPC） phenomena in n-type GaN Films grown by metalorganic chemical vapor deposition（MOCVD） have been studied. After using some testing and analysis methods, such as the double crystal X-ray diffraction（DCXRD）, the photolumineseence（PL） spectra, etc, it is found that the issue which influences PPC in n-type GaN is not relative to the dislocations and yellow band （YB）, and is caused by the doping level of Si most likely.     

The hall mobility and its relationship with persistent photoconductivity of undoped GaN

Temperature-variable Hall effect measurements have been used to investigate the electrical properties of undoped GaN, which have the electron densities on the order of mid-10¹⁶ cm⁻³ and a Hall mobility varying from <50 cm²/sV to >500 cm²/sV. We found that very strong ionized impurity scattering limits the Hall mobility of GaN. Illumination even at 77 K has very little effect on the electron density but can lead to a noticeable persistent increase of the Hall mobility. The induced persistent photoconductivity (PPC) effect is therefore related to the Hall mobility through intrinsic electrically active defects. The properties of those defects were further investigated by monitoring a transient change of resistivity after removal of illumination at different temperatures. It reveals that the recapturing process of excited electrons into illumination-neutralized defects is the mechanism responsible for the PPC effect of undoped GaN.     

利用高频PlasmaCVD在蓝宝石衬底上生长立方GaN缓冲层及其光学性

研究了采用高频 Plasma CVD技术在较低温度下 (30 0— 40 0℃ )生长以 Ga N为基的 - 族氮化物的可行性 ,在蓝宝石衬底上生长了 Ga N缓冲层 .热处理后的光致发光谱和 X光衍射表明 ,生长的 Ga N缓冲层为立方相 ,带边峰位于 3.15 e V.在作者实验的范围内 ,最优化的 TMGa流量为 0 .0 8sccm (TMAm=10 sccm时 ) ,XPS分析结果表明此时的 Ga/ N比为 1.0 3.这是第一次在高 / 比下得到立方 Ga N.相同条件下石英玻璃衬底上得到的立方 Ga N薄膜 ,黄光峰很弱 ,晶体质量较好