MOCVD生长GaN的表面形貌及缺陷研究

采用自制MOCVD和ThomasSwanMOCVD以Al2O3为衬底对GaN生长进行了研究.利用光学显微镜获得了GaN外延膜表面形貌随Si、Mg掺杂量不同的变化规律以及表面缺陷等信息.研究表明,随掺Si量增大,GaN外延膜的表面变粗糙,结晶品质下降.在电子浓度达2×1019cm-3以上时,GaN外延膜表面出现龟裂.对GaN进行Mg掺杂,外延膜表面出现岛状突起,且随Mg掺杂量增大,岛状突起数目增多.观察到了MOCVD生长的GaN的六角状岛、龟裂、条状缺陷等典型缺陷.     

生长模式控制对MOCVD生长GaN性能的影响

采用MOCVD以Al2O3为衬底对GaN生长进行了研究．用X射线双晶衍射、电化学CV技术对GaN的结晶性能和电学性能进行了表征．研究表明，GaN的生长模式对其电学性能和结晶性能影响很大．在高温GaN生长初期，适当延长GaN的三维生长时间，能明显改善GaN薄膜的结晶性能，降低薄膜的缺陷密度和本底载流子浓度，使GaN质量明显提高．     

GaAs红外发光管芯片的表面性质

利用扫描电子显微镜观察 Ｇａ Ａｓ 外延层及 Ｉ Ｒ Ｌ Ｅ Ｄ 芯片的表面，测量了输出辐射强度随芯片表面不同形貌的变化，讨论了 Ｇａ Ａｓ 红外发光二极管外延及芯片工艺对器件光学、电学性质的影响． 结果显示，芯片表面玷污、划伤，电极磨损，使输出辐射强度降低．     

AP-MOCVDGaN材料生长特性

研究低温生长GaN过渡层（缓冲层）在AP－MOCVD生长GaN材料过程中的作用，探讨了过渡层的生长温度、时间、氮化时间等参数对GaN材料晶体质量的影响，通过对过渡层的特性参数的分析、优化，获得了X射线双晶衍射半峰宽为6’的GaN外延层．     

Hg1—xCdxTe液相外延薄膜的貌相分析

用扫描电子显微镜、能量散射Ｘ－射线分析及金相显微镜等方法，研究了Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ液相外延薄膜的表面形貌与衬底沾污等的关系，以及外延层夹杂和晶界存在的影响。结果表明，衬底沾污及晶界的存在会使外延薄膜的貌相变差；生长前衬底表面覆盖可以减轻其表面沾污，用适当的回熔ＬＰＥ工艺，可以改进外延层表面形貌及质量     

MOCVD GaN/InN/GaN量子阱的应变表征

采用MOCVD外延生长11周期InN/GaN量子阱结构样品,原子力显微镜表面形貌结果显示实现了台阶流动生长模式.通过高分辨率X射线衍射与掠入射X射线反射谱技术获得了阱层与垒层的实际厚度.从(102)非对称衍射面与(002)对称衍射面的倒异空间图,确认了InN阱层处于与GaN共格生长的完全应变状态,获得了GaN缓冲层的晶体质量信息及其c轴与a轴晶格常数,确认外延层因受衬底热失配的影响处于压应变状态.     

MnBi合金生长及其磁学性能研究

利用外延技术外延生长了MnBi合金,研究了不同的生长温度和不同的衬底对外延膜的生长的影响。发现控制Mn、Bi源的温度对生长的外延薄膜的结构和性能有很大的影响,同时还发现外延在不同的衬底上对制备MnBi合金有较大影响。这表明外延薄膜与衬底之间的依赖性。同时还研究了MgO衬底上外延薄膜的磁学性能,其表现出了室温铁磁性。     

圆锥形图形化蓝宝石衬底对MOCVD生长GaN外延膜的位错密度和应力应变影响

通过金属氧化物化学气相沉积（MOCVD）方法在2．5μm×1．6μm×0．5μm圆锥形图形化蓝宝石衬底（CPSS）和没有图形化平面蓝宝石衬底（uss）上生长GaN外延膜．高分辨率X射线衍射仪（HRXRD）测试结果表明,生长在CPSS上GaN的刃位错的密度比生长在USS上GaN的刃位错密度低得多;从透射电子显微镜（TEM）观察,CPSS可有效地减小GaN外延膜中的线位错密度;拉曼散射谱显示通过CPSS可有效地减小GaN外延膜中的残余应力;比较两种外延膜中的光致发光谱（PL）,能从生长在CPSS上GaN外延膜中观察到强而尖的带边发射．以上结果表明：生长在CPSS上GaN外延膜的质量高于生长在USS上GaN外延膜的质量．     

GaP:N外延层特性的研究

本文研究了生长条件对GaP:N外延层的形貌、生长速率、位错密度、S坑密度、氮浓度、少子寿命的影响。实验表明,外延层中的氮浓度、少子寿命随外延生长起始温度的升高而增大。用GaN作为掺杂氮源,在1037—980℃温度范围生长的外延层中氮浓度不高于5.6×10~(17)cm~(-3);LEC GaP衬底(τ_m～5ns)上在995—900℃温度范围生长的外延层,其少子寿命可达～130ns。外延层中的位错密度和衬底中大体相同,但S坑密度降低一个数量级。     

MOCVD生长非故意掺杂GaN/Si薄膜的电阻率控制研究

本文采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)在Si(111)衬底上生长了非故意掺杂GaN薄膜。高分辨率X射线衍射(HRXRD)和Lehighton非接触面电阻测量系统用来表征GaN外延层的质量和面电阻(Rs)。通过计算HRXRD测量得到的GaN(0002)和(10-12)半高宽(FWHM),估算了GaN外延层中的线性位错密度(TDD)。GaN外延层的Rs和TDD之间的关系被研究。下面GaN初始层生长条件,包括载气种类(H2或N2)、生长温度和生长压力,对上面GaN外延层的影响被讨论和分析。我们认为H2作为载气能提高GaN质量,减少GaN外延层中的TDD,并由于其活泼的化学特性,能通过还原反应去除GaN外延层中的O和C等杂质。另外,下面GaN初始层在低温和高压下生长,更有助于提高GaN质量和减少TDD。下面GaN初始层通过在H2载气、低生长温度(1050℃)和高生长压力(400mba)下外延生长,上GaN外延层的电阻率得到了提高。     

氮化镓薄膜研究进展

介绍了CaN薄膜材料的主要性质，制备工艺，掺杂，衬底和缓冲层等相关问题，并概述了GaN基器件的研究现状，提出了目前CaN研究中所面临的主要问题．     

Mn掺杂GaN纳米条的制备和性质的研究

通过在1000℃下氨化锰掺杂Ga2O3薄膜制备了大量GaMnN纳米条。采用此法得到的剑状Mn掺杂GaN纳米条是六方纤锌矿结构,Mn的原子百分比是5.43%,纳米条的厚度大约为100 nm,宽度为200~400nm。X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线光电子能谱(XPS)和荧光分光光度计(PL)用于表征所制备纳米条形貌及光学性质。室温下以325 nm波长的光激发样品表面,发现由于Mn的掺杂使GaN的发光峰有较大的红移。最后,简单讨论了GaN纳米条的生长机制。     

Fabrication and photoluminescence of GaN nanowires prepared by ammoniating GaeO3/BN films on Si substrate

GaN nanowires were successfully prepared on Si（111） substrate through ammoniating Ga203/BN films deposited by radio frequency magnetron sputtering system. The synthesized nanowires were confirmed as hexagonal wurtzite GaN by X-ray diffraction, selected-area electron diffraction and Fourier transform infrared spectra. Scanning electron microscopy and transmission electron microscopy revealed that the grown GaN nanowires have a smooth and clean surface with diameters ranging from 40 to 160 nm and lengths typically up to several tens of micrometers. The representative photoluminescence spectrum at room temperature exhibited a strong UV light emission band centered at 363 nm and a relative weak purple light emission peak at 422 nm. The growth mechanism is discussed briefly.     

GaN金属-半导体-金属紫外光电探测器的研制

用金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上制备了GaN单晶薄膜,并对样品进行X射线衍射和光致发光谱测量.利用GaN样品成功地制备了金属-半导体-金属(MSM)结构GaN紫外光电探测器,并对其I-V特性、光谱响应及击穿电压等性能进行测试和分析.结果表明,探测器在-5 V偏压下的光电流与暗电流之比大于400倍;探测器光响应在352 nm附近达到响应峰值,并在364 nm附近出现截止,即具备可见盲特性;器件的光响应度最好达0.21A/W.     

热壁CVD法GaN微晶粒的制备

用热壁CVD法在Si（lll）衬底上生长GaA薄膜,用扫描电镜（SEM）观察发现在表面上有大量微晶粒,这些晶粒的直径在2-4μm之间。用扫描电镜（SEM）、选区电子衍射（SAED）、X射线衍射谱（XRD）、傅里叶红外透射谱（FTIR）、光致荧光谱（PL）对样品进行了结构、组分及发光特性分析。结果表明：这些微晶粒为GaN六方铅锌矿。     

Effect of reactor pressure on the growth rate and structural properties of GaN films

The effect of reactor pressure on the growth rate, surface morphology and crystalline quality of GaN films grown on sapphire by metalorganic chemical vapor deposition is studied. The results show that as the reactor pressure increases from 2500 to 20000 Pa, the GaN surface becomes rough and the growth rate of GaN films decreases. The rough surface morphology is associated with the initial high temperature GaN islands, which are large with low density due to low adatom surface diffusion under high reactor pressure. These islands prolong the occurrence of 2D growth mode and decrease the growth rate of GaN film. Meanwhile, the large GaN islands with low density lead to the reduction of threading dislocation density during subsequent island growth and coalescence, and consequently decrease the full width at half maximum of X-ray rocking curve of the GaN film.     

Mg掺杂对GaN薄膜紫外光电导的影响

报道了用MOCVD方法制备的不同Mg掺杂浓度的GaN薄膜的紫外光电导特性.结果表明,没有进行Mg掺杂和弱掺杂的样品具有显著的光响应,而且光响应弛豫时间也较短,随着Mg掺杂浓度的增加,材料变成P型,光响应变小,且弛豫时间变长.     

非掺杂GaN薄膜的黄光发射机理研究

提出了一种新的光谱———吸收归一化光致发光激发谱 ,并用这种光谱研究了非掺杂GaN薄膜的黄光发射。实验上首次直接测出了黄光发射的初始态的共振吸收峰位 ,从而解决了长期争论的有关黄光发射的发光机理问题     

铒离子注入氮化镓的光学活性与缺陷掺杂变化

对100keV、1×1015cm-2的Er离子注入的GaN 退火样品的各项性质进行研究,采取光致发光(室温)、拉曼光谱和卢瑟福背散射对不同的退火样品的微观结构和光学性质进行研究.在退火样品中,均观测到了在1539nm 附近的PL峰.随着退火温度的升高,PL峰强在900℃时达到最大值.RBS结果显示随着温度的升高,Er离子不断扩散,且有部分在表面析出,导致在光学活性位置上的Er离子减少,使PL强度在更高温度下减弱.