A面和C面AlGaN/GaN异质结的比较研究

采用MOCVD技术在R面和C面蓝宝石上生长非极性A面和极性C面AlGaN/GaN异质结。分别用X射线衍射仪和原子力显微镜比较了两种材料的结构特性及表面形貌,通过电容-电压测试比较了两种材料的电学特性。研究结果表明,较高浓度的二维电子气的存在使得极性材料在微波功率器件方面更有优势,而非极性材料可以消除与极化相关的电场,更适合应用于光电器件领域。     

Si离子注入和退火温度对GaN黄光的影响

对光致发光谱中无黄光和有强黄光的两组GaN样品作了Si离子注入 ,研究了Si离子注入及退火温度对其黄光的影响 .当退火温度升高时 ,不管是哪一组样品 ,其黄光强度和黄光强度与带边发光带强度之比都是增强的 .无黄光的GaN样品在注入Si离子并经退火后出现明显的黄光 ;而有强黄光的GaN样品经相同处理后 ,其黄光强度较原生样品大大降低 .实验结果表明离子注入加上适当退火会在GaN中引入与黄光有关的深受主缺陷从而使黄光强度增加 ,此外 ,在离子注入过程中GaN表面不仅可以吸附离子注入引入的点缺陷 ,而且还能够吸附GaN中原有的与黄光有关的点缺陷 ,这种吸附作用随离子注入剂量增加而变强 .     

电子能量损失谱研究GaN的极性

ＧａＮ材料可以发蓝光 ,具有非常重要的实际应用价值。ＧａＮ的结构分析中 ,确定各种畴的极性是非常重要的。在过去的研究中 ,对于ＧａＮ这类非中心对称极性晶体 ,主要利用会聚束电子衍射的方法来测定极性[1] 。最近 ,Ｎ .Ｊｉａｎｇ等人利用通道效应对Ｘ 射线能量色散谱 (ＥＤＳ)强度的影响测定ＧａＮ的极性[2 ] 。但利用电子能量损失谱的方法研究晶体的极性目前尚不多见。入射电子在ＧａＮ晶体中传播时 ,由于布洛赫波的相干效应 ,使得Ｎ原子对入射电子的非弹性散射强度在ｇ =0 0 0 2双束条件和ｇ =0 0 0 2双束条件下并不相同。通过比较这…     

MOCVD侧向外延生长GaN的研究

在低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)系统中利用侧向外延生长(epitaxial lateral overgrowth,ELO)技术进行了二次外延GaN的研究.SEM观察结果表明,翼区和窗口区宽度比值不同的图形衬底,侧向和纵向的生长速率不同;其AFM表面形貌图像表明,长平的ELO-GaN表面平整,位错密度较低.ELO-GaN的光致发光(PL)谱的带边峰比传统方法生长的GaN的带边峰红移了14.0 meV,表明ELO-GaN的应力得到部分释放,晶体质量提高.ELO-GaN和普通外延GaN的拉曼散射谱比较表明,ELO-GaN中的应力较小,晶体质量较高,A1(TO)模的出现说明其晶轴取向相对于(0001)方向发生微小的偏移.     

不同单晶硅衬底的多孔硅的拉曼和致发光谱研究

用拉曼谱和光致发光谱研究了不同掺杂类型和掺杂浓度的单晶硅衬底上制备的多孔硅（PS）。根据拉曼谱估计了不同衬底PS的硅残留体的尺寸，结果与其它实验的结论相符。把由拉曼谱得到的PS尺寸和由光致发光谱得到的PS荧光峰能量相对比，发现单纯的量子限制模型不能统一解释不同衬底PS的光发射现象。     

快速退火Mg：GaN的光致发光研究

本文报道利用ＬＰ－ＭＯＣＶＤ在Ａｌ２Ｏ３衬底上生长Ｍｇ：ＧａＮ,在Ｎ２气氛下,经高温快速退火,然后进行光致发光测量。分析发现光致发光谱可以分解成４１０ｎｍ和４５０ｎｍ两个发光峰的叠加,本文对这两个峰的醚源作了探讨,提出深Ｎ空位能级到Ｍｇ有关能级的跃迁机制的解释。     

MOCVD生长的[ 1-102]r面蓝宝石衬底上的[11-20 ]a面GaN表面形貌研究

用原子力显微镜和高分辨XRD分析了生长在r面蓝宝石上的a面GaN,a面是无极性的,和c面的最大不同就是无极化电荷,以及由于极化引起的导带弯曲。分别采用高温AlN和低温GaN作为缓冲层生长a面GaN, 用高温AlN作为缓冲层的a面GaN出现了三角坑的表面形貌,而用低温GaN作为缓冲层则出现了褶皱的形貌。对不同缓冲层a面GaN的缺陷形成原因进行了讨论,并且确定了三角坑和褶皱条纹的晶向。     

载气流量对HVPE外延生长GaN膜光学性质的影响

研究了利用水平氢化物气相外延 (HVPE)系统在蓝宝石衬底上外延氮化镓 (Ga N)的生长规律 ,重点研究了作为载气的氮气流量对 Ga N膜的结构及光学性质的影响。观察到载气流量对预反应的强弱有很大影响 ,外延膜的质量和生长速度对载气流量极为敏感。当载气流量较小时 ,样品的 X射线衍射谱 (XRD)中出现了杂峰(1 0 -1 1 )和 (1 1 -2 0 ) ,相应的光致发光谱 (PL)中出现了黄带 (YL) ,靠近带边有杂质态。而当载气流量增大时 ,样品质量改善。Ga N外延膜的结构和光学性质的相关性表明深能级的黄带与生长过程中产生的非 c轴方向晶面有关 ,据此我们推测 :Ga空位与束缚在 (1 0 -1 1 )和 (1 1 -2 0 )等原子面上的杂质构成复合结构 ,这些复合结构所产生的深能级对黄带的发射有贡献 ;由于预反应使生长过程中混入的附加产物及杂质对带边发射有重要影响     

MOCVD生长Mg掺杂GaN的退火研究

用MOCVD技术在50mm蓝宝石衬底（0001）面上生长了GaN∶Mg外延膜，对样品进行热退火处理并作了Hall、双晶X射线衍射(DCXRD)和室温光致发光谱(PL)测试．Hall测试结果表明，950℃退火后空穴浓度达到5e17cm－3以上，电阻率降到2.5Ω·cm；(0002)面DCXRD测试发现样品退火前、后的半峰宽均约为4′；室温PL谱中发光峰位于2.85eV处，退火后峰的强度比退火前增强了8倍以上，表明样品中大量被H钝化的受主Mg原子在退火后被激活．     

GaN外延材料测试技术的研究

分别用金属In和Ti/Al/Ni/Au合金层制备GaN HEMT结构外延片的霍尔测试电极,并对样品进行霍尔测试.发现In金属与外延片形成非欧姆接触,Ti/Al/Ni/Au合金层与外延片形成良好的欧姆接触.用电化学C-V方法测试样品,得到的载流子浓度与合金电极制备的样品经霍尔测试得到的载流子浓度一致,从而验证了此种霍尔测试方法的准确性,为GaN外延材料的测试提出了准确可行的测试方法.     

高浓度Mg掺杂GaN的电学和退火特性研究

对高浓度Mg掺杂GaN在常规热退火和快速热退火前后的材料质量和电学特性进行了研究。X 射线衍射测量表明 ,重掺杂导致了GaN质量的下降 ,退火后略有恢复。霍尔测量表明 ,Cp2 Mg :TMGa的流量比小于 1:2 6.3时 ,退火后空穴浓度可达到 2× 10 18cm- 3;当Cp2 Mg :TM Ga的流量比为 1:2 1.9时 ,得到的高阻GaN在常规热退火和快速热退火后均只为弱 p型 ,存在明显的施主补偿现象。这被认为是重掺杂导致晶格缺陷增多 ,引入了施主能级 ,补偿了被激活的Mg原子的结果     

LED用非极性GaN外延膜的制备技术进展

GaN是实现白光LED的关键材料。GaN外延膜通常沿极性c轴生长,基于极性GaN的LED有源层量子阱中由于强内建电场的存在而导致器件发光效率降低,而沿非极性面生长的GaN外延膜可以改善或消除极化效应导致的辐射复合效率降低和发光波长蓝移等问题。文章总结了非极性GaN外延膜的制备技术及研究进展,包括平面外延技术和横向外延过生长技术,指出开发非极性GaN自支撑衬底、发展非极性GaN的横向外延生长技术是制备低位错密度非极性GaN的研究方向。     

Particular electrical quality of a-plane GaN films grown on r-plane sapphire by metal-organic chemical vapor deposition

Nonpolar (11(2)0) a-plane GaN films have been grown by low-pressure metal-organic vapor deposition on r-plane (1(1)02) sapphire substrate. The structural and electrical properties of the a-plane GaN films are investigated by high-resolution X-ray diffraction (HRXRD), atomic force microscopy (AFM) and van der Pauw Hall measurement.It is found that the Hall voltage shows more anisotropy than that of the c-plane samples; furthermore, the mobility changes with the degree of the van der Pauw square diagonal to the c direction, which shows significant electrical anisotropy. Further research indicates that electron mobility is strongly influenced by edge dislocations.     

用MOCVD在r面蓝宝石衬底上生长的a面GaN的独特电学性质研究

Nonpolar （1120） a-plane GaN films have been grown by low-pressure metal-organic vapor deposition on r-plane （1102） sapphire substrate. The structural and electrical properties of the a-plane GaN films are investigated by high-resolution X-ray diffraction （HRXRD）, atomic force microscopy （AFM） and van der Pauw Hall measurement. It is found that the Hall voltage shows more anisotropy than that of the c-plane samples; furthermore, the mobility changes with the degree of the van der Pauw square diagonal to the c direction, which shows significant electrical anisotropy. Further research indicates that electron mobility is strongly influenced by edge dislocations.     

不同厚度未掺杂GaN薄膜的特性分析

对厚度不同的样品进行了XRD和PL谱测量,由(0002)面、(30—32)面的摇摆曲线的半峰宽值和GaN(0002)衍射峰位置计算了样品的刃位错、螺旋位错的密度以及C轴应变,实验结果表明厚度增加后Gain薄膜中的刃位错、螺旋位错密度及C轴薄膜应力均得到减小,而PL谱带边峰和蓝带强度显著增强。分析认为：厚度增加后,位错减少是由材料生长过程中位错的合并和湮灭作用造成的;样品PL谱的带边峰和蓝带强度显著增强是因为位错引入的非辐射性复合中心数目减少。     

退火温度对硅基GaN薄膜质量的影响

采用电泳沉积法在Si(111)衬底上制备GaN薄膜,并研究退火温度对GaN薄膜晶体质量、表面形貌和发光特性的影响。傅立叶红外吸收谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的测试结果表明所得样品为六方纤锌矿结构的GaN多晶薄膜,随退火温度的升高,晶粒尺寸增大,结晶化程度提高。室温下光致发光谱的测试发现了位于367 nm处的强发光峰和437 nm处的弱发光峰,其发光强度随退火温度的升高而增强,但发光峰的位置并不发生移动。     

GaN薄膜的微区Raman散射光谱

报道了低压 MOCVD生长的同一 Ga N薄膜不同位置的微区 Raman散射光谱 .观测到了微区结构不完整对 Raman谱的影响 .通过 X射线衍射分析 ,证实了该样品晶体质量是不均匀的 ,而且微结构缺陷的存在是导致回摆曲线展宽的主要原因 .结合 Hall测量结果 ,对 Ga N薄膜的 Al( L O)模式的移动进行了电声子相互作用分析 ,认为 A1 ( LO)模式的移动可能与电声子相互作用无关 ,而是受内部应力分布不均匀的影响所致 .     

Temperature Dependent Raman Scattering of Phonon Modes and Defect Modes in GaN and p-Type GaN Films

Raman spectra of undoped GaN and Mg-doped GaN films grown by metal-organic chemical-vapor deposition on sapphire are investigated between 78 and 573K.A peak at 247cm－1 is observed in both Raman spectra of GaN and Mg-doped GaN.It is suggested that the defect-induced scattering is origin of the mode.The electronic Raman scattering mechanism and Mgrelated local vibrational mode are excluded.Furthermore,the differences of E2 and A1(LO) modes in two samples are also discussed.The stress relaxation is observed in Mg-doped GaN.     

GaN和p型GaN薄膜中声子模和缺陷模的变温喇曼散射

研究了MOCVD生长的GaN及掺Mg GaN薄膜从78到578K下的喇曼散射谱.在GaN和掺Mg GaN的谱中都观察到一个位于247cm-1的峰,此峰被认为是缺陷诱导的散射峰,而非电子散射和Mg的局域模.同时讨论了两个谱中E2和A1(LO)声子峰的频率和线形.在掺Mg GaN样品中观察到应力松弛现象.