二维氮化镓中空位缺陷研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了二维氮化镓(2D-GaN)平面和翘曲结构中电中性Ga空位(V_(Ga))和N空位(V_(N))的形成能、能带结构及电子态特性。采用杂化泛函方法,计算了含Ga空位的2D-GaN(2D-GaN-V_(Ga))和含N空位的2D-GaN(2D-GaNV_(N))缺陷体系的电子结构。结果表明,在2D-GaN平面结构中,V_(N)缺陷形成能量低于V_(Ga)的能量,说明V_(N)缺陷更容易形成。在2D-GaN翘曲结构中,V_(Ga)缺陷形成能量低于V_(N)的能量,说明V_(Ga)缺陷更容易形成。在2D-GaN平面和翘曲两种体系结构中,V_(Ga)均为受主缺陷,V_(N)均为施主缺陷。研究结果对系统地理解2D-GaN及其缺陷模型的性质有重要意义,为发展基于2D-GaN的大功率器件、深紫外光电器件和光通信等领域提供理论参考。

AlGaN/AlN/GaN HEMT结构2DEG的光致发光谱

AlGaN/GaN HEMT结构材料主要用于研制微电子器件,对其发光性质的研究相对较少。通过对AlGaN/GaN HEMT结构材料的光致发光谱(PL)研究,观测到了AlGaN势垒层中Al组分为40%的AlGaN/AlN/GaN结构中二维电子气(2DEG)光致发光及其能级分裂现象。在4.5 K低温下,其2DEG发光峰在GaN带边峰能量以下30和40 meV处分裂成两个峰位,直至温度持续升高至40 K后消失。根据GaN价带顶部在单轴晶格场和自旋-轨道耦合共同作用下的能级分裂理论,因自旋-轨道耦合引起的2DEG发光峰两个分裂能级差约为10 meV,与实验测得的结果一致,因此实验观测到的2DEG发光峰的分裂现象是由于氮化镓价带能级的自旋-轨道耦合而形成的。