a面GaN阴极荧光激发强度特性的研究

对MOCVD生长的r-Al2O3上的a面GaN薄膜采取了两种方式的室温阴极荧光的测试,即固定电子束加速电压改变电子束流和固定电子束流改变加速电压。结果显示,非极性a面GaN的带边和黄带的CL强度均与电子束流呈亚线性关系,其中IBE∝I0B.46,IYL∝I0B.45,这主要是由于饱和效应引起的,与以往c面GaN报道对比,表明带边相对于黄光受到了一定抑制;改变加速电压可以看出,黄带部分随加速电压的变化关系相对于带边要复杂很多,这主要是由黄带本身形成原因的复杂多样性与自吸收、自由载流子和应力的综合作用引起的。

非极性(11-20)a面GaN薄膜MOCVD生长及性质研究

本论文利用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法生长了非极性(11-20)a面GaN薄膜,并利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率X射线衍射系统(HR-XRD)分别深入分析了生长薄膜的表面形貌、晶体质量和结构特性。研究结果表明,非极性(11-20)a面GaN薄膜在V/III为600时表面完全合并但存在大量的表面坑,而其在V/III为1200时出现大量的三角形表面坑。而且,V/III比为850~1000时有助于减少该薄膜的表面坑。由于非极性(11-20)a面GaN薄膜的Ga吸附原子扩散长度的各向异性,使其结构在a面内存在各向异性,因此这些薄膜在c和a方向上的XRD摇摆曲线的半高宽值也存在各向异性。另外,Ga原子沿c方向的迁移在相对较高的反应室压力(100 Torr)时被抑制,从而降低了非极性(11-20)a面GaN薄膜的结构各向异性。

利用金属有机物化学气相沉积技术生长的a面GaN表面形貌和位错的研究

采用金属有机物化学气相沉积技术在r面蓝宝石衬底上制备了a面GaN薄膜,用熔融的KOH在400℃对样品分别腐蚀1.0,1.5和2.0min.用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射谱和阴极射线荧光对腐蚀前后的表面形貌进行分析.研究表明,400℃下腐蚀1.5min后出现了长平行四边形的条纹状,这是由于无极化的a面GaN表面极性各向异性,c向与m向上N原子悬挂键密度不同,同时稳定性不同,对OH-离子的吸附能力不同造成的,其中沿c方向易于腐蚀.同时,a面GaN腐蚀后出现了六角突起.我们认为这与穿透位错有关,而其形貌则与GaN薄膜的位错局部极性有关.