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.     

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.     

高Al组分AlxGa1-xN薄膜的弹性-塑性力学性质

采用纳米压痕方法,研究了AlN/sphire模板上的高Al组分AlxGa1-xN薄膜的力学性质,特别是弹性-塑性转变行为.研究表明,AlxGa1-xN薄膜的杨氏模量E随着Al组分的增加而增大,薄膜中产生塑性形变所必要的剪切应力也随着Al组分的增加而增大.在AlxGa1-xN薄膜纳米压痕实验中,观察到位移不连续的跳断("pop-in")行为,并且发现"pop-in"行为强烈依赖于Al组分,Al组分的增加导致这种行为的减少.我们认为随着Al组分的增加,AlxGa1-xN中键能的增强和由于AlxGa1-xN与AlN/sapphire模板之间晶格失配减少这两个因素增加了AlxGa1-xN中新位错形成的阻力,从而导致了AlxGa1-xN薄膜中的"pop-in"行为随Al组分增加而减少.     

高Al组分N-AlxGa1-xN材料的欧姆接触

基于各层金属间在快速热退火时容易合金化及Ti，Al易被氧化的特点，在高Al组分NAlxGa1xN(x≥0．45)材料上溅射生长多层金属Ti／Al／Ti／Au，并且变化Ti，Al比例以及改变退火温度和时间，得到了金属与高Al组分N-AlxGa1-xN(x≥0．45)材料间的欧姆接触，由传输线模型方法测试得比接触电阻为4.9×10-2Ω·cm2。实验中用到的样品为P(Al0．45Ga0．55N)/i(Al0.45Ga0．55N)／N-Al0．63Ga0．37N多层结构的材料。最后，利用伏安特性和俄歇电子能谱深度分布(AES)研究金属与高Al组分的材料之间形成欧姆接触的原因。     

基于MOCVD生长的高Al组分AlxGa1-xN的HRXRD研究

通过MOCVD设备,在c面蓝宝石衬底上异质外延了不同Al组分含量的Alx,Ga1-xN材料,生长过程中采用了低温缓冲层技术、脉冲原子外延技术(PALE)和多层超晶格缓冲技术,例如AlGaN/AlN SLs结构,成功得到了表面光滑无裂纹的AlxGa1-xN膜.并且通过HRXRD对材料进行了多个晶面方向上的摇摆曲线和20～ω表征测试,在此测试基础上时材料的Al组分、α轴和c轴的晶格常数以及位错密度进行了相应的计算,并定性的分析了材料的应变状态.     

GaSb衬底上分子束外延生长的低温GaSb薄膜的低缺陷表面

本论文系统的研究了,随着GaSb薄膜生长温度的降低,V/III比的变化对薄膜低缺陷表面质量的影响。为了获得良好表面形貌的GaSb外延层,生长温度与V/III比均需要同时降低。当Sb源裂解温度为900℃时,生长得到低缺陷表面的低温GaSb薄膜的最佳生长条件是生长温度为在再构温度的基础上加60℃且V/III比为7.1。     

高Al组分AlxGa1-xN薄膜的弹性-塑性力学性质

采用纳米压痕方法,研究了AlN/sphire模板上的高Al组分AlxGa1-xN薄膜的力学性质,特别是弹性-塑性转变行为.研究表明,AlxGa1-xN薄膜的杨氏模量E随着Al组分的增加而增大,薄膜中产生塑性形变所必要的剪切应力也随着Al组分的增加而增大.在AlxGa1-xN薄膜纳米压痕实验中,观察到位移不连续的跳断("pop-in")行为,并且发现"pop-in"行为强烈依赖于Al组分,Al组分的增加导致这种行为的减少.我们认为随着Al组分的增加,AlxGa1-xN中键能的增强和由于AlxGa1-xN与AlN/sapphire模板之间晶格失配减少这两个因素增加了AlxGa1-xN中新位错形成的阻力,从而导致了AlxGa1-xN薄膜中的"pop-in"行为随Al组分增加而减少.     

GaN和AlxGa1-xN/CaN异质结的高温性质

通过高温Hall测量研究了GaN和AlxGa1-xN/GaN异质结从室温到500℃高温下的输运性质.实验发现GaN背景载流子浓度随着温度的升高而升高,载流子浓度变化的幅度和GaN的位错密度存在正比关系,持续光电导的跃迁幅度和GaN的位错密度也存在正比关系,说明位错相关的深施主或者陷阱对GaN在高温下的背景浓度有很大影响.实验发现AlxGa1-xN/GaN异质结中二维电子气的浓度在室温到250℃的范围内随着温度的升高而下降,然后随着温度的升高开始增加.前者主要是由于随着温度的升高,AlxGa1-xN/GaN异质结的导带不连续减小引起的,后者主要是由GaN层背景载流子浓度增加导致的.通过求解自洽的薛定谔和泊松方程得到的二维电子气浓度的温度关系和实验结果一致.     

GaN和AlxGa1-xN/CaN异质结的高温性质

通过高温Hall测量研究了GaN和AlxGa1-xN/GaN异质结从室温到500℃高温下的输运性质.实验发现GaN背景载流子浓度随着温度的升高而升高,载流子浓度变化的幅度和GaN的位错密度存在正比关系,持续光电导的跃迁幅度和GaN的位错密度也存在正比关系,说明位错相关的深施主或者陷阱对GaN在高温下的背景浓度有很大影响.实验发现AlxGa1-xN/GaN异质结中二维电子气的浓度在室温到250℃的范围内随着温度的升高而下降,然后随着温度的升高开始增加.前者主要是由于随着温度的升高,AlxGa1-xN/GaN异质结的导带不连续减小引起的,后者主要是由GaN层背景载流子浓度增加导致的.通过求解自洽的薛定谔和泊松方程得到的二维电子气浓度的温度关系和实验结果一致.     

Al组分对AlxGa1-xN/GaN异质结构中二维电子气输运性质的影响

在低温和强磁场下,通过磁输运测量研究了不同Al组分调制掺杂AlxGa1-xN/GaN异质结二维电子气(2DEG)的磁电阻振荡现象.观察到低Al组分异质结中的2DEG有较低的浓度和较高的迁移率.     

纤锌矿InxGa1-xN／GaN量子阱中的界面声子-电子相互作用

在介电连续模型下,运用传递矩阵的方法研究了任意层纤锌矿量子阱中界面光学声子的电声相互作用,得出了任意层纤锌矿量子阱中界面光学声子与电子相互作用的哈密顿。结果表明,在对称单量子阱GaN／InxGa1-xN／GaN中,界面声子-电子相互作用的耦合强度随组分x的变化差别很大;在对称单量子阱GaN／In0.8Ga0.2N／GaN中,不同的界面声子随着波数的变化对电声相互作用的贡献不同。     

纤锌矿InxGa1-xN/GaN量子阱中的界面声子模

采用赝原胞模型计算讨论纤锌矿InxGa1-xN混晶性质;基于宏观介电连续模型的传递矩阵方法研究任意层纤锌矿量子阱中的界面声子,得出任意层纤锌矿量子阱中的界面声子的本征模解和单量子阱的色散关系,并对InxGa1-xN/GaN单量子阱界面声子的色散关系进行了数值计算和讨论。结果表明,纤锌矿InxGa1-xN混晶中的E1声子和A1声子都表现为单模行为;在对称非应变单量子阱GaN/InxGa1-xN/GaN中,界面声子频率随x的变化呈线性关系。     

高Al组分N-AlxGa1-xN材料的欧姆接触

基于各层金属间在快速热退火时容易合金化及Ti,Al易被氧化的特点,在高Al组分N-AlxGa1-xN(x≥0.45)材料上溅射生长多层金属Ti/Al/Ti/Au,并且变化Ti,Al比例以及改变退火温度和时间,得到了金属与高Al组分N-AlxGa1-xN(x≥0.45)材料间的欧姆接触,由传输线模型方法测试得比接触电阻为4.9×10-2 Ω·cm2.实验中用到的样品为P(Al0.45Ga0.55N)/i(Al0.45Ga0.55N)/N-Al0.63Ga0.37N多层结构的材料.最后,利用伏安特性和俄歇电子能谱深度分布(AES)研究金属与高Al组分的材料之间形成欧姆接触的原因.     

高Al组分N—AlxGa1-xN材料的欧姆接触

基于各层金属间在快速热退火时容易合金化及Ti，Al易被氧化的特点，在高Al组分N-AlxGa1-xN（x≥0．45）材料上溅射生长多层金属Ti／Al／Ti／Au，并且变化Ti，Al比例以及改变退火温度和时间，得到了金属与高Al组分N-AlxGa1-xN（x≥0．45）材料间的欧姆接触，由传输线模型方法测试得比接触电阻为4．9×10^-2Ω·cm^2。实验中用到的样品为P（Al0.45Ga0．55N）／i（Al0.45Ga0.55N）／N-Al0.63Ga0．37N多层结构的材料。最后，利用伏安特性和俄歇电子能谱深度分布（AES）研究金属与高Al组分的材料之间形成欧姆接触的原因。     

Influence of Polarization-Induced Electric Fields on Optical Properties of Intersubband Transitions in AlxGa1-xN/GaN Double Quantum Wells

用自洽计算的方法研究了极化电场对AlxGa1-xN/GaN双量子阱中子带间跃迁的光学性质和电子分布的影响.发现极化场会导致电压降的出现,从而使得结构对称的AlxGa1-xN/GaN双量子阱具有不对称的导带和价带.极化效应还会使奇数序和偶数序的子带之间发生很大的Stark平移,从而使第一奇数序和第二偶数序子带之间的跃迁波长变短,这将有利于实现工作在通信窗口的光电子器件.同时,由于导带分布的不对称性,电子分布也不对称,从而会影响吸收系数.