过渡族和稀土族元素掺杂GaN基稀磁半导体性能比较

实验中采用离子注入结合快速退火工艺,在MOCVD外延生长的n型GaN薄膜表面分别注入Mn、Cr、Gd、Sm离子,得到了厚度约200nm的稀磁半导体薄膜,并用XRD、RBS、SQUID对三种样品的微结构和磁性能进行了测试分析。结果表明,稀土族元素Gd、Sm掺杂的GaN样品在掺杂浓度远低于过渡族Mn、Cr掺杂样品的情况下,仍能得到相同量级的饱和磁化强度,计算得到的Gd、Sm离子有效磁矩近似甚至大于其原子本征磁矩,而Mn、Cr的离子有效磁矩远小于其原子本征磁矩,说明在过渡族和稀土族元素掺杂的GaN基稀磁半导体中,有着两种完全不同的磁耦合机制。

MOCVD生长GaN的数值模拟和喷淋式反应室结构优化

对喷淋式MOCVD反应室内的输运过程及GaN的材料生长进行了二维数值模拟研究。在模拟计算中,分别改变反应腔体几何形状、顶盘入气小孔分布方式等条件,得到反应室内流场、热场及薄膜沉积速率的相应变化。根据对模拟结果的分析,发现基座上方没有涡旋的平直流场及较大的温度梯度有利于提高沉积速率及其均匀性,通过旋转基座可以实现上述结果;腔体内壁的圆弧化、小口径的顶盘入气孔等反应室结构优化方式有助于材料生长的均匀性。