SiC/AlN上外延GaN薄膜的黄带发光与晶体缺陷的关系

利用室温光致发光 (PL)技术研究了在 6H SiC (0 0 0 1)上用金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)外延生长的GaN薄膜“黄带”发光 (YL)特点 ,与扫描电子显微镜 (SEM)、X射线衍射 (XRD)技术得到的GaN薄膜的表面形貌质量和内部结晶质量的结果相对照 ,表明“YL”发光强度与GaN薄膜的扩展缺陷多少直接相对应 通过二次离子质谱 (SIMS)技术获取的GaN薄膜中Ga元素深度分布揭示出镓空位 (VGa)最可能是“YL”发光的微观来源 分析认为 ,虽然宏观扩展缺陷 (丝状缺陷、螺形位错等 )和微观点缺陷VGa及其与杂质的络合物 (complexes)都表现出与“YL”发射密切相关 ,但VGa及其与杂质的络合物更可能是“YL”发射的根本微观来源 室温下获得的样品“YL”发射强度和光谱精细结构可用于分析GaN薄膜缺陷和晶体质量 .

HVPE外延GaN膜中黄带的光致发光激发谱研究

测量了氢化物气相外延方法生长的非特意掺杂和掺碳GaN外延膜的光致发光谱 ,并在光致发光谱峰位2 .2 5eV(5 5 0nm)附近分别测量了光致发光激发谱 ,对两者进行了比较 .从光致发光谱中发现掺碳使黄带明显增强 ,从光致发光激发谱中看到了掺碳引起的约 3.38～ 2 .6 7eV(36 7～ 4 6 5nn)范围内的特征激发带 .利用CC曲线模型说明了特征激发带和黄带之间的关系 ,分析了黄带的可能起因 .

射频等离子体辅助MBE生长GaN及Mg掺杂的光致发光

采用射频等离子体辅助分子束外延(RFplasma-assistedMBE)系统生长非故意掺杂GaN和p型GaN,并且通过室温和低温光致发光(PL)谱测试研究了材料的发光特性及与杂质态的关系,对于GaN外延层出现的黄带发光进行分析。结果表明,富Ga条件下生长的GaN材料特性要优于富N生长的材料;非故意掺杂的富Ga样品中出现的黄带发光(YL)与GaN中生成能最低的氮空位(VN)缺陷有关;不同的Mg掺杂浓度对样品的PL特性有较大的影响;结合Hall效应测量结果,认为在Mg重掺杂的样品中出现的黄带发光,与GaN的自补偿效应以及重掺杂导致的晶体质量下降有关。

HVPE生长GaN厚膜光致发光特性研究

利用吸收光谱和光致发光(PL)光谱研究了氢化物气相外延(HVPE)法生长的GaN厚膜材料发光特性。研究发现当激发脉冲光源的重复频率较低时,PL光谱中仅能观察到带边发光峰,当重复频率增加时,PL光谱中不仅出现带边发光峰,还可观察到蓝带发光峰和黄带发光峰;随着光源重复频率的增加,带边发光峰与黄带发光峰、蓝带发光峰的光强之比也随着增大。分析认为蓝带发光起源于材料中碳杂质缺陷而黄带发光可能与位错等结构缺陷有关。

AlN插入层对硅衬底GaN薄膜生长的影响

利用金属有机化合物气相外延沉积技术在2inch(5.08cm)Si(111)图形衬底上生长了GaN外延薄膜,在Al组分渐变AlGaN缓冲层与GaN成核层之间引入了AlN插入层,研究了AlN插入层对GaN薄膜生长的影响。结果表明,随着AlN插入层厚度的增加,GaN外延膜(002)面与(102)面X射线衍射摇摆曲线半峰全宽明显变小,晶体质量变好,同时外延膜在放置过程中所产生的裂纹密度逐渐减小直至不产生裂纹。原因在于AlN插入层的厚度对GaN成核层的生长模式有明显影响,较厚的AlN插入层使GaN成核层倾向于岛状生长,造成后续生长的nGaN外延膜具有更多的侧向外延成分,从而降低了GaN外延膜中的位错密度,减少了GaN外延膜中的残余张应力。同时还提出了一种利用荧光显微镜观察黄带发光形貌来表征GaN成核层形貌和生长模式的新方法。