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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(zhǎng)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(lái)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(shì)贏得了市場(chǎng)的青睞。目前,市場(chǎng)上用于制備GaN材料的主流生長(zhǎng)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(lái)雜質(zhì)的吸附,這勢(shì)必會(huì)對(duì)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(duì)國(guó)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(duì)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(duì)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(duì)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(shì)(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(duì)比,觀察到了O在N面中要高
4、出Ga面近兩個(gè)數(shù)量級(jí),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(duì)O有著較強(qiáng)的吸附能力。還發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)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(duì)O的吸附產(chǎn)生了較大影響。測(cè)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
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