类金字塔状GaN微米锥的形貌及发光性能

三维结构GaN基LED能够解决二维GaN基薄膜LED中存在的量子限制斯塔克效应、效率骤降、发光波长单一等问题。基于此,本文对三维类金字塔状GaN微米锥的发光性能进行了详细的研究。通过金属有机化合物化学气相沉积原位沉积SiN_x掩模层后,首先制备了底面尺寸为8μm、高度7.5μm的类金字塔状GaN微米锥,之后在其半极性面外延生长了3个周期的InGaN/GaN多量子阱。通过阴极荧光测试发现,类金字塔状GaN微米锥的半极性面上不同位置发光波长不同;变功率微区光致发光测试表明,类金字塔状GaN微米锥的半极性面在InGaN/GaN多量子阱沉积之后极化场较弱;对InGaN/GaN多量子阱进行了透射电镜表征,结合阴极荧光光谱的结果最终解释了In原子在类金字塔状GaN微米锥上的迁移机理。利用其半极性面不同位置发光波长不同的结构特点及光学特性,可以制备多波长发射LED。

类金字塔状GaN微米结构的生长及其形貌表征

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术,在非掺杂GaN层上原位生长SiNx掩模层,制备了形貌可控的类金字塔状GaN微米结构,并系统研究了生长温度、生长时间、反应压力和Ⅴ/Ⅲ比等不同生长参数对其形貌的影响。研究结果表明,在生长温度为1 075℃时,所生长的GaN呈现出类金字塔状微米锥结构;当生长时间由3 min延长至20 min时,微米锥的底面直径由3.6μm增大到19.8μm,密度由3.8×10~3cm^(-2)降低至0.8×10~3cm^(-2);压力及Ⅴ/Ⅲ比共同决定该结构顶部的微观形貌(锥状或截顶锥状)。本工作的研究结果为GaN微钠米结构的原位可控生长奠定了一定基础,并有助于三维GaN基LED器件的进一步发展。