不同非極性與半極性III族氮化物材料物性研究.pdf

1、GaN基LED(發(fā)光二極管)作為一種新型的固態(tài)光源，具有低功耗，長壽命，高發(fā)光效率等優(yōu)點(diǎn)，在顯示、照明和指示方面發(fā)揮著越來越大的作用。GaN及其伴生的三元甚至四元化合物因其可實(shí)現(xiàn)覆蓋全可見光譜的優(yōu)勢贏得了市場的青睞。目前，市場上用于制備GaN材料的主流生長設(shè)備還是MOCVD(金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積)，但其不可避免地引入了一些C和O等外來雜質(zhì)的吸附，這勢必會(huì)對器件的性能產(chǎn)生較大影響。此外，最近已經(jīng)有報(bào)道稱雜質(zhì)在不同極性薄膜中的結(jié)合程度

2、不同，并可能影響其它重要元素(比如In)的吸附。
　　本文就是在此背景下開展研究，采用普通而實(shí)用的藍(lán)寶石襯底，依托自主研發(fā)的MOCVD設(shè)備，進(jìn)行了一系列不同極性GaN和InGaN薄膜的制備，并比較了不同極性面中C、O等雜質(zhì)的吸附情況后得出相關(guān)結(jié)論。此外，還對國際研究熱點(diǎn)半極性面InGaN中In的結(jié)合效率進(jìn)行了初步探討，主要研究工作整理如下：
　　1.在不同極性GaN薄膜中進(jìn)行了C、H和O等雜質(zhì)的吸附情況比較，通過二次離子譜等

3、表征手段對元素結(jié)合進(jìn)行了定量分析。發(fā)現(xiàn)了Ga面中C的結(jié)合要高出N面，表明極性會(huì)影響C的結(jié)合。根據(jù)PL能譜中黃帶峰的強(qiáng)弱對比得出非極性a面中的C結(jié)合明顯高出c面，同時(shí)也從原子結(jié)構(gòu)上對此進(jìn)行了解釋。此外，還發(fā)現(xiàn)了，C在a面和c面中受溫度的影響呈現(xiàn)出相反的變化趨勢(在a面中隨溫度降低而增加;在c面中卻減少)。這些結(jié)果表明C的吸附受到多種環(huán)境因素的影響，極性的選擇與溫度變化都可能成為主要影響因素。
　　2.通過對比，觀察到了O在N面中要高

4、出Ga面近兩個(gè)數(shù)量級，在非極性a面中也明顯高出極性Ga面，說明了N面和非極性面對O有著較強(qiáng)的吸附能力。還發(fā)現(xiàn)溫度對非極性a面樣品形貌和結(jié)晶質(zhì)量的影響非常大，同時(shí)也對O的吸附產(chǎn)生了較大影響。測試結(jié)果表明，隨著溫度的升高，O的吸附反而降低，這不同于前人已報(bào)道的結(jié)果。相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫度改變引起的形貌差異影響了O的結(jié)合，這表明形貌也是影響其結(jié)合的一個(gè)因素。
　　3.發(fā)現(xiàn)了H的結(jié)合不受溫度的影響，但在半極性面和極性面中H的吸附存在較為