n型GaN薄膜输运性质与发光研究

系统研究了掺Si的n型GaN的表面形貌、电学性质和光学性质.GaN薄膜采用金属有机化学气相沉积系统(MOCVD)制备,通过选择不同掺杂流量的SiH4,使n型载流子浓度变化范围为3×1016~5.4×1018cm-3.原子力显微镜研究发现随掺杂浓度的增加样品表面形貌变粗糙,表面位错坑密度增加,表明了晶体质量下降.变温霍尔效应获得载流子浓度随温度的变化曲线(n^1/T),拟合得到不同Si掺杂量下,Si杂质在GaN中的电离激活能在12~22meV之间变化,它是施主波函数的相互作用增强所造成.通过研究迁移率随温度(μ~T)的关系曲线,认为载流子输运过程受不同温度下的散射机制影响.光致发光谱研究了室温下GaN薄膜带边发光和黄带,发现带边发光峰的移动是伯斯坦-莫斯效应和能带重整化效应共同作用的结果,并拟合得到了能带收缩效应系数-1.07×10-8eV/cm,指出黄带的产生和变化与不同Si掺杂浓度下Ga空位的浓度相关.