InGaN光致发光性质与温度的关系

分析了用金属有机物气相外延方法(MOVPE)在蓝宝石衬底上生长的铟镓氮(InGaN)的光致发光(PL)性质.发现在4.7K至300K范围内,随着温度升高,InGaN带边辐射向低能方向移动,峰值变化基本符合Varshni经验公式;同时InGaN发光强度虽有所衰减,但比GaN衰减程度小,分析了导致GaN和InGaN光致发光减弱的可能因素.     

生长温度对MOCVD外延生长InGaN的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法,在GaN/蓝宝石复合衬底上生长了InGaN薄膜,并研究了生长温度对InGaN薄膜的In组分、结晶品质和发光特性的影响.实验中发现随着生长温度的降低,InGaN薄膜中的In组分提高,但结晶品质显著下降.X射线衍射(XRD)联动扫描的结果显示即使在In组分增大至0.57时也没有发现相分离现象,光致发光(PL)谱测量的结果表明InGaN薄膜的PL峰位随着In组分升高而向低能方向移动,半高宽随着In组分增加而增加.     

生长温度对MOCVD外延生长InGaN的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法,在GaN/蓝宝石复合衬底上生长了InGaN薄膜,并研究了生长温度对InGaN薄膜的In组分、结晶品质和发光特性的影响.实验中发现随着生长温度的降低,InGaN薄膜中的In组分提高,但结晶品质显著下降.X射线衍射(XRD)联动扫描的结果显示即使在In组分增大至0.57时也没有发现相分离现象,光致发光(PL)谱测量的结果表明InGaN薄膜的PL峰位随着In组分升高而向低能方向移动,半高宽随着In组分增加而增加.     

MOCVD生长的InGaN薄膜的离子束背散射沟道及其光致发光

采用 MOCVD技术以 Al2 O3为衬底在 Ga N膜上生长了 In Ga N薄膜 .以卢瑟福背散射 /沟道 (RBS/Channeling)技术和光致发光 (PL )技术对 Inx Ga1 - x N / Ga N / Al2 O3样品进行了测试 ,获得了合金层的组分、厚度、元素随深度分布、结晶品质及发光性能等信息 .研究表明生长温度和 TMIn/ TEGa比对 In Ga N薄膜的 In组分和生长速率影响很大 .在一定范围内 ,降低 TMIn/ TEGa比 ,In Ga N膜的生长速率增大 ,合金的 In组分反而提高 .降低生长温度 ,In Ga N膜的 In组分提高 ,但生长速率基本不变 . In Ga N薄膜的结晶品质随 In组分的增大而显著下降 ,In Ga N薄膜     

MOCVD生长的InGaN薄膜的离子束背散射沟道及其光致发光

采用MOCVD技术以Al2O3为衬底在GaN膜上生长了InGaN薄膜.以卢瑟福背散射/沟道（RBS/Channeling）技术和光致发光（PL）技术对InxGa1-xN/GaN/Al2O3样品进行了测试,获得了合金层的组分、厚度、元素随深度分布、结晶品质及发光性能等信息.研究表明生长温度和TMIn/TEGa比对InGaN薄膜的In组分和生长速率影响很大.在一定范围内,降低TMIn/TEGa比,InGaN膜的生长速率增大,合金的In组分反而提高.降低生长温度,InGaN膜的In组分提高,但生长速率基本不变.InGaN薄膜的结晶品质随In组分的增大而显著下降,InGaN薄膜的In组分由0.04增大到0.26,其最低沟道产额比由4.1%增至51.2%.InGaN薄膜中In原子易处于替位位置,在所测试的In组分范围,In原子的替位率均在98%以上.得到的质量良好的In0.04Ga0.96N薄膜的最低产额为4.1%.研究结果还表明用RBS技术和光致发光技术测定InGaN中In组分的结果相差很大,InGaN的PL谱要受较多因素影响,很难准确测定In组分,而以RBS技术得到的结果是可靠的.     

MOCVD生长的InGaN合金的性质

对使用 MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长的典型 In Ga N样品进行了光致发光 (PL)、霍耳 (Hall)及扫描电镜 (SEM)测量 .结果表明 :适当的生长温度 (75 0℃ )提高了样品中 In的含量和 PL 强度。当 / 族比率大约 5 0 0 0时 ,75 0℃生长的样品背景载流子浓度约为 2 .2 1× 10 1 8cm- 3,In含量约为 11.5 4% .其室温 394nm的带边峰 ,半高宽约为 116 me V,束缚能约为 32 .4m e V,可能与束缚激子发光相关 .该样品禁带宽度随温度变化的温度系数 α (d E/ d T)约为 0 .5 6× 10 - 3e V/ K.较高温度 (80 0℃和 90 0℃ )生长的样品 In含量较低 ,PL 强度较弱 ,且在样     

MOCVD生长的InGaN合金的性质

对使用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长的典型InGaN样品进行了光致发光(PL)、霍耳(Hall)及扫描电镜(SEM)测量．结果表明:适当的生长温度(750℃)提高了样品中In的含量和PL强度。当Ⅴ/Ⅲ族比率大约5000时,750℃生长的样品背景载流子浓度约为2.21×1018cm-3,In含量约为11.54%．其室温394nm的带边峰,半高宽约为116meV,束缚能约为32.4meV,可能与束缚激子发光相关．该样品禁带宽度随温度变化的温度系数α(dE/dT)约为0.56×10-3eV/K．较高温度(800℃和900℃)生长的样品In含量较低,PL强度较弱,且在样品表面析出了金属In滴．     

MOCVD生长InGaN合金的表面形貌与光学性质研究

基于X射线衍射和原子力显微分析,研究了MOCVD生长的InGaN合金的表面形貌和光致发光光谱。结果发现本实验所用InGaN合金样品表面形貌呈现类花生状微结构团簇,纳米尺度较小的球状富铟InGaN颗粒附着在较大颗粒上;X射线衍射数据计算得微晶粒度折合当量直径约23nm。原子力显微测量得典型的微结构团簇横向宽度约400nm-900nm,表面粗糙度在所选择的6．430μm区域内方均根值为11．52nm,3．58μm区域内方均根值为8．48nm。在室温下用325nm连续激光激发测得样品的表面发光光谱,结果显示光致发光光谱出现多峰结构,其主要发光峰峰值波长分别位于569nm、532nm和497nm。理论计算分析认为发光光谱多峰结构可能是由于InGaN／GaN异质结构形成的F-P垂直腔中多光束干涉调制效应造成的,同时InGaN合金的尺度和组分涨落导致较宽的发光峰。研究结果对设计GaN基半导体光电子器件具有一定的参考价值。     

高质量立方相InGaN的生长

利用 LP- MOCVD技术在 Ga As( 0 0 1 )衬底上生长了高质量的立方相 In Ga N外延层 .研究了生长速率对 In Ga N质量的影响 ,提出一个简单模型解释了在改变 TEGa流量条件下出现的In组分的变化规律 ,实验结果与模型的一次项拟合结果较为吻合 ,由此推断 ,在现在的生长条件下 ,表面单个 Ga原子作为临界晶核吸附 Ga或 In原子实现生长的模型与实际情况较为接近 .对于晶体质量的变化也给予了说明 .得到的高质量立方相 In Ga N室温下有很强的发光峰 ,光致发光峰半高宽为 1 2 8me V左右 .     

高质量立方相InGaN的生长

利用LP-MOCVD技术在GaAs(001)衬底上生长了高质量的立方相InGaN外延层.研究了生长速率对hGaN质量的影响,提出一个简单模型解释了在改变TEGa流量条件下出现的In组分的变化规律,实验结果与模型的一次项拟合结果较为吻合,由此推断,在现在的生长条件下,表面单个Ga原子作为临界晶核吸附Ga或In原子实现生长的模型与实际情况较为接近.对于晶体质量的变化也给予了说明.得到的高质量立方相InGaN室温下有很强的发光峰,光致发光峰半高宽为128meV左右.     

InGaN/GaN 和 InGaN/AlGaN 多量子阱中应变对光致发光特性的影响

对蓝宝石衬底上的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构和经激光剥离去除衬底的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构薄膜样品，进行了光致发光谱、高分辨XRD和喇曼光谱测量. PL测量结果表明，相对于带有蓝宝石衬底的样品，InGaN/GaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生较小的蓝移，而InGaN/AlGaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生明显的红移；喇曼光谱的结果表明，激光剥离前后E2模的峰值从569.1减少到567.5cm-1. 这说明激光剥离去除衬底使得外延层整体的压应力得到部分释放，但InGaN/GaN与InGaN/AlGaN多量子阱结构中阱层InGaN的应力发生了不同的变化. XRD的结果证实了这一结论.     

InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱中应变对光致发光特性的影响

对蓝宝石衬底上的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构和经激光剥离去除衬底的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构薄膜样品,进行了光致发光谱、高分辨XRD和喇曼光谱测量.PL测量结果表明,相对于带有蓝宝石衬底的样品,InGaN/GaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生较小的蓝移,而InGaN/AlGaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生明显的红移;喇曼光谱的结果表明,激光剥离前后E2模的峰值从569.1减少到567.5cm-1.这说明激光剥离去除衬底使得外延层整体的压应力得到部分释放,但InGaN/GaN与InGaN/AlGaN多量子阱结构中阱层InGaN的应力发生了不同的变化.XRD的结果证实了这一结论.     

InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱中应变对光致发光特性的影响

对蓝宝石衬底上的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构和经激光剥离去除衬底的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构薄膜样品,进行了光致发光谱、高分辨XRD和喇曼光谱测量.PL测量结果表明,相对于带有蓝宝石衬底的样品,InGaN/GaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生较小的蓝移,而InGaN/AlGaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生明显的红移;喇曼光谱的结果表明,激光剥离前后E2模的峰值从569.1减少到567.5cm-1.这说明激光剥离去除衬底使得外延层整体的压应力得到部分释放,但InGaN/GaN与InGaN/AlGaN多量子阱结构中阱层InGaN的应力发生了不同的变化.XRD的结果证实了这一结论.     

立方相InGaN的稳态和瞬态光学特性研究

用光荧光和时间分辨光谱技术研究了MEB生长立方In     

随机层厚分布的半导体超晶格光荧光对温度的依赖关系

本文提出热激活辐射过程和Berthelot-型的非辐射复合过程互相竞争的简单模型解释无序半导体超晶格的光荧光随温度变化行为,预言了当温度升高荧光衰变时间在某一温度附近快速下降;获得了高温时较大无序度的半导体超晶格比较小无序度的半导体超晶格荧光强,在低温时情况相反;且荧光峰随温度变化存在一个最大值。理论结果与实验观察到的无序半导体超晶格荧光行为一致。     

MOCVD生长的全组分InGaN材料

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法在C面蓝宝石衬底上制备了全组分InGaN薄膜,通过改变生长温度和In/Ga比例成功调控了InGaN合金组分和带隙宽度。利用不同的物理表征手段系统研究了InGaN薄膜的晶体结构和光电学性质,XRD和Hall等测试结果表明:富Ga的InGaN薄膜具有较好的晶体质量,背景电子浓度基本均比富In的InGaN低一个数量级。同时,结合光致发光谱和光学透射谱研究了InGaN合金带隙随In组分的变化关系。     

InGaN/GaN多量子阱电池的垒层结构优化及其光学特性调控

InGaN基量子阱作为太阳电池器件的有源区时,垒层厚度设计以及实际生长对其光学特性的影响极为重要.采用金属有机化学气相沉积(MOVCD)技术,在蓝宝石衬底上外延生长了垒层厚度较厚的InGaN/GaN多量子阱,使用高分辨X射线衍射和变温光致发光谱研究了垒层厚度对InGaN多量子阱太阳电池结构的界面质量、量子限制效应及其光学特性的影响.较厚垒层的InGaN/GaN多量子阱的周期重复性和界面品质较好,这可能与垒层较薄时对量子阱的生长影响有关.同时,厚垒层InGaN/GaN多量子阱的光致发光光谱峰位随温度升高呈现更为明显的“S”形(红移-蓝移-红移)变化,表现出更强的局域化程度和更高的内量子效率.