氮化铝体单晶生长技术研究进展(英文)

评述氮化铝体单晶生长技术中常用的金属铝直接氮化法、溶解生长法、氢化物气相外延法和物理气相传输法.指出氢化物气相外延法和物理气相传输法是前景看好的生长氮化铝体单晶方法.介绍本课题组对物理气相传输法的一些改进.认为生长大尺寸氮化铝单晶体的研究将集中在精确控制生长条件、选择合适的坩埚材料、优化制备工艺和制备优质氮化铝籽晶等方面.     

基于积分宽度法测量发光二极管结温方法的研究

本文提出了一种基于光谱积分宽度法来测量发光二极管(light emitting diode, LED)结温的新方法,并进行了理论分析和实验研究。本方法主要分为光谱数据采集、定标函数的测定和结温测量三个过程。首先,为了测量成本的降低和精度的提高而采用在正常工作电流下采集LED光谱数据,并通过采用不同温度下的光谱积分宽度与选定的某一基准状态下的值逐差可得到线性度达0.99以上的定标函数,并通过此定标函数可实时测定任意状态下的结温。其次,为了比较本方法测量结温的精确性,分别对单色和白光LED采用本方法和业界主流的正向电压法,通过自行设计的基于积分宽度法结温测量系统和美国Mentor Graphics公司的T3Ster型仪器的测量结果进行比较,两种方法测出的结温最大偏差为2.1℃,在可接受的误差范围内。实验结果表明积分宽度法测结温具有高效便捷且低成本的的特点,具有一定的应用前景。     

粉料预处理方法对氮化铝晶体形态的影响

以氮化铝粉料为原料，在高纯氮气条件下用物理气相法制备氮化铝晶体。采用不同方法对氮化铝粉料进行预处理，研究它对氮化铝晶体形态的影响。实验结果表明，通过对氮化铝粉料的预烧结，可以有效地减少粉料中杂质的含量，实现合适的气体输运速率，从而得到了尺寸较大、质量较高的六棱柱形的氮化铝单晶体。     

碳硅共掺杂AlN晶体的电子结构分析

采用基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波法,研究了C∶Si共掺杂纤锌矿AlN晶体的32原子超胞体系,得到了该体系的能带结构、电子态密度等性质,在此基础上分析了C∶Si共掺杂实现AlN晶体p型掺杂的机理.在AlN晶体的掺杂体系中,当C、Si的浓度相等时,会形成C-Si复合物,但施主和受主杂质相互补偿致使自由载流子浓度较低;当提高C的掺杂浓度时,会形成C2-Si,C3-Si等复合物,这些复合物的生成能够提高受主杂质的固溶度,降低受主激活能,有效提高空穴浓度.分析表明:C∶Si共掺杂有利于获得p型AlN晶体.     

Na:O共掺杂AlN晶体的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理全势线性缀加平面波法,分别研究了Al N在Na单掺杂和Na:O共掺杂情况下的晶格结构、电子态密度及能带结构。计算结果表明:Na单掺杂Al N和Na:O共掺杂Al N均为直接带隙半导体材料,且表现出p型掺杂特性;相比于本征Al N晶体,两者的晶格结构均膨胀,而Na:O共掺杂相对Na单掺杂Al N晶格膨胀较小;Na单掺杂Al N的价带顶态密度具有较强的局域化特性,不利于掺杂浓度的提高;与Na单掺杂Al N相反,Na:O共掺杂Al N的价带顶态密度局域化特性明显减弱,受主能级变浅,有利于Al N的p型掺杂。     

碳硅共掺氮化铝的p型掺杂效率研究

采用碳受主和硅施主共掺杂的方法制备低电阻率p型氮化铝晶体.通过第一性原理计算预测碳硅共掺氮化铝的p型掺杂效率及碳硅合适掺杂比.计算结果表明,在氮化铝中由碳硅共掺形成的Cn-Si络合物(n=1,2,3,4)可以稳定存在,特别是在C2-Si络合物中碳受主电离能仅有0.19 eV,比单个碳受主低0.28 eV.利用碳硅共掺方法,在实验上制备出空穴浓度为1.4×1014cm-3、迁移率为52 cm2/(V.s)的p型氮化铝晶体.     

物理气相法制备AlN晶体

研究了物理气相法制备AlN晶体的过程中生长条件的改变对晶体生长的影响.实验中,采用带石墨环的坩埚组件可以避免高温下钨坩埚体和盖的粘结问题.随着生长温度的升高,AlN晶体的形态从晶须过渡到棱形晶粒.温度高于1950℃时,才能制备出颗粒状.AlN晶体.同时,研究了过饱和压对晶体生长的影响.目前,已经制备出直径为1mm的高质量的六棱柱形的.AlN单晶,最大的单晶体的直径达2mm.     

物理气相法制备AlN晶体

研究了物理气相法制备AlN晶体的过程中生长条件的改变对晶体生长的影响.实验中,采用带石墨环的坩埚组件可以避免高温下钨坩埚体和盖的粘结问题.随着生长温度的升高,AlN晶体的形态从晶须过渡到棱形晶粒.温度高于1950℃时,才能制备出颗粒状.AlN晶体.同时,研究了过饱和压对晶体生长的影响.目前,已经制备出直径为1mm的高质量的六棱柱形的.AlN单晶,最大的单晶体的直径达2mm.