載能離子輻照引起GaAs和InGaN光學(xué)特性變化的研究.pdf

1、以GaAs、GaN和InGaN為主的Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料因其具有較大的禁帶寬度、較高的電子遷移率和飽和電子漂移速率，被廣泛應(yīng)用于光電器件和太陽(yáng)能電池領(lǐng)域。特別是InGaN具有帶隙在整個(gè)太陽(yáng)光譜范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，利用其制備的多結(jié)太陽(yáng)能電池在航天領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景。在這些環(huán)境中，材料的光電特性可能在載能粒子輻照下發(fā)生改變，因此研究III-V族半導(dǎo)體的輻照效應(yīng)對(duì)評(píng)價(jià)其器件的抗輻照性能具有指導(dǎo)意義。
　　本工作主要分為三部分：其一

2、，分別采用250keV的質(zhì)子和4.5MeV的Kr離子對(duì)GaAs進(jìn)行輻照，注量為1×1012cm-2~3×1014cm-2，利用光致發(fā)光（PL）譜和拉曼（Raman）光譜測(cè)試手段，分析材料光學(xué)性質(zhì)的變化以及內(nèi)部缺陷的演化過(guò)程。其二，使用5MeV的Xe離子輻照GaN和InxGa1-xN（x=0.37，0.47）薄膜，輻照劑量為3×1011cm-2~1×1013cm-2，利用PL譜研究材料在重離子輻照后發(fā)光性能的變化趨勢(shì)。然后將輻照樣品在50

3、0℃下退火30min，分析退火效應(yīng)對(duì)InxGa1-xN發(fā)光性能的恢復(fù)機(jī)理。其三，采用352.8MeV Fe離子輻照InxGa1-xN（x=0.37，0.47），輻照劑量為1×1011cm-2~1×1013cm-2，通過(guò)PL譜和Raman光譜分析輻照前后InxGa1-xN發(fā)光性能和晶格結(jié)構(gòu)的變化。得到了如下結(jié)果：
　　1.質(zhì)子輻照GaAs后的發(fā)光譜顯示CAs峰及其聲子伴線逐漸減弱，913nm處的復(fù)合缺陷峰則先增大后減小，Kr離子輻照

4、后發(fā)光峰則完全消失。拉曼散射譜的結(jié)果顯示質(zhì)子輻照對(duì)晶體結(jié)構(gòu)沒有影響，而Kr離子輻照后LO聲子峰峰位向低頻方向移動(dòng)，峰寬出現(xiàn)非對(duì)稱性展寬，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變。
　　2.Xe離子輻照后，GaN的發(fā)光強(qiáng)度隨輻照損傷增大迅速減弱，而In0.37Ga0.53N衰減的較為緩慢，In0.47Ga0.53N的發(fā)光峰在低輻照損傷下甚至有一定增強(qiáng)，高損傷劑量下才開始減弱。表明In含量越高的InxGa1-xN其發(fā)光性能的抗輻照能力越強(qiáng)。退火處理后，I