MOCVD生长的InGaN薄膜的离子束背散射沟道及其光致发光

采用MOCVD技术以Al2O3为衬底在GaN膜上生长了InGaN薄膜.以卢瑟福背散射/沟道（RBS/Channeling）技术和光致发光（PL）技术对InxGa1-xN/GaN/Al2O3样品进行了测试,获得了合金层的组分、厚度、元素随深度分布、结晶品质及发光性能等信息.研究表明生长温度和TMIn/TEGa比对InGaN薄膜的In组分和生长速率影响很大.在一定范围内,降低TMIn/TEGa比,InGaN膜的生长速率增大,合金的In组分反而提高.降低生长温度,InGaN膜的In组分提高,但生长速率基本不变.InGaN薄膜的结晶品质随In组分的增大而显著下降,InGaN薄膜的In组分由0.04增大到0.26,其最低沟道产额比由4.1%增至51.2%.InGaN薄膜中In原子易处于替位位置,在所测试的In组分范围,In原子的替位率均在98%以上.得到的质量良好的In0.04Ga0.96N薄膜的最低产额为4.1%.研究结果还表明用RBS技术和光致发光技术测定InGaN中In组分的结果相差很大,InGaN的PL谱要受较多因素影响,很难准确测定In组分,而以RBS技术得到的结果是可靠的.     

MOCVD生长的InGaN薄膜中的相分离

利用X射线衍射(XRD)测量用MOCVD生长的InGaN样品,观察到InN相.通过X射线衍射理论,计算得到InN相在InGaN中的含量.通过退火和变化生长条件发现InN相在InGaN薄膜中的含量与生长时N2载气流量、反应室压力和薄膜中存在的应力有关.进一步的分析表明InGaN合金中出现InN相的主要原因是相分离.     

MOCVD生长的InGaN薄膜中的相分离

利用X射线衍射(XRD)测量用MOCVD生长的In Ga N样品,观察到In N相.通过X射线衍射理论,计算得到In N相在In Ga N中的含量.通过退火和变化生长条件发现In N相在In Ga N薄膜中的含量与生长时N2 载气流量、反应室压力和薄膜中存在的应力有关.进一步的分析表明In Ga N合金中出现In N相的主要原因是相分离.     

MOCVD生长的InGaN合金的性质

对使用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长的典型InGaN样品进行了光致发光(PL)、霍耳(Hall)及扫描电镜(SEM)测量．结果表明:适当的生长温度(750℃)提高了样品中In的含量和PL强度。当Ⅴ/Ⅲ族比率大约5000时,750℃生长的样品背景载流子浓度约为2.21×1018cm-3,In含量约为11.54%．其室温394nm的带边峰,半高宽约为116meV,束缚能约为32.4meV,可能与束缚激子发光相关．该样品禁带宽度随温度变化的温度系数α(dE/dT)约为0.56×10-3eV/K．较高温度(800℃和900℃)生长的样品In含量较低,PL强度较弱,且在样品表面析出了金属In滴．     

MOCVD生长的InGaN合金的性质

对使用 MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长的典型 In Ga N样品进行了光致发光 (PL)、霍耳 (Hall)及扫描电镜 (SEM)测量 .结果表明 :适当的生长温度 (75 0℃ )提高了样品中 In的含量和 PL 强度。当 / 族比率大约 5 0 0 0时 ,75 0℃生长的样品背景载流子浓度约为 2 .2 1× 10 1 8cm- 3,In含量约为 11.5 4% .其室温 394nm的带边峰 ,半高宽约为 116 me V,束缚能约为 32 .4m e V,可能与束缚激子发光相关 .该样品禁带宽度随温度变化的温度系数 α (d E/ d T)约为 0 .5 6× 10 - 3e V/ K.较高温度 (80 0℃和 90 0℃ )生长的样品 In含量较低 ,PL 强度较弱 ,且在样     

高质量立方相InGaN的生长

利用LP-MOCVD技术在GaAs(001)衬底上生长了高质量的立方相InGaN外延层.研究了生长速率对hGaN质量的影响,提出一个简单模型解释了在改变TEGa流量条件下出现的In组分的变化规律,实验结果与模型的一次项拟合结果较为吻合,由此推断,在现在的生长条件下,表面单个Ga原子作为临界晶核吸附Ga或In原子实现生长的模型与实际情况较为接近.对于晶体质量的变化也给予了说明.得到的高质量立方相InGaN室温下有很强的发光峰,光致发光峰半高宽为128meV左右.     

高质量立方相InGaN的生长

利用 LP- MOCVD技术在 Ga As( 0 0 1 )衬底上生长了高质量的立方相 In Ga N外延层 .研究了生长速率对 In Ga N质量的影响 ,提出一个简单模型解释了在改变 TEGa流量条件下出现的In组分的变化规律 ,实验结果与模型的一次项拟合结果较为吻合 ,由此推断 ,在现在的生长条件下 ,表面单个 Ga原子作为临界晶核吸附 Ga或 In原子实现生长的模型与实际情况较为接近 .对于晶体质量的变化也给予了说明 .得到的高质量立方相 In Ga N室温下有很强的发光峰 ,光致发光峰半高宽为 1 2 8me V左右 .     

生长温度对MOCVD外延生长InGaN的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法,在GaN/蓝宝石复合衬底上生长了InGaN薄膜,并研究了生长温度对InGaN薄膜的In组分、结晶品质和发光特性的影响.实验中发现随着生长温度的降低,InGaN薄膜中的In组分提高,但结晶品质显著下降.X射线衍射(XRD)联动扫描的结果显示即使在In组分增大至0.57时也没有发现相分离现象,光致发光(PL)谱测量的结果表明InGaN薄膜的PL峰位随着In组分升高而向低能方向移动,半高宽随着In组分增加而增加.     

生长温度对MOCVD外延生长InGaN的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法,在GaN/蓝宝石复合衬底上生长了InGaN薄膜,并研究了生长温度对InGaN薄膜的In组分、结晶品质和发光特性的影响.实验中发现随着生长温度的降低,InGaN薄膜中的In组分提高,但结晶品质显著下降.X射线衍射(XRD)联动扫描的结果显示即使在In组分增大至0.57时也没有发现相分离现象,光致发光(PL)谱测量的结果表明InGaN薄膜的PL峰位随着In组分升高而向低能方向移动,半高宽随着In组分增加而增加.     

MOCVD脉冲生长对InGaN太阳能电池材料的影响

通过对InGaN三元合金的生长方式做对比,发现在相同条件下,因常规生长过程中反应室In的浓度更高,生长出的InGaN中In组分更高。但是由于预反应的原因晶体质量较差,而脉冲生长由于源的分时输运,大幅减小了预反应的发生,提高了晶体质量。但由于生长时反应室In原子浓度变小,In的组分会降低,也会减小In滴的析出。     

MOCVD生长InGaN合金的表面形貌与光学性质研究

基于X射线衍射和原子力显微分析,研究了MOCVD生长的InGaN合金的表面形貌和光致发光光谱。结果发现本实验所用InGaN合金样品表面形貌呈现类花生状微结构团簇,纳米尺度较小的球状富铟InGaN颗粒附着在较大颗粒上;X射线衍射数据计算得微晶粒度折合当量直径约23nm。原子力显微测量得典型的微结构团簇横向宽度约400nm-900nm,表面粗糙度在所选择的6．430μm区域内方均根值为11．52nm,3．58μm区域内方均根值为8．48nm。在室温下用325nm连续激光激发测得样品的表面发光光谱,结果显示光致发光光谱出现多峰结构,其主要发光峰峰值波长分别位于569nm、532nm和497nm。理论计算分析认为发光光谱多峰结构可能是由于InGaN／GaN异质结构形成的F-P垂直腔中多光束干涉调制效应造成的,同时InGaN合金的尺度和组分涨落导致较宽的发光峰。研究结果对设计GaN基半导体光电子器件具有一定的参考价值。     

InGaN/GaN MQW双波长LED的MOCVD生长

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)系统生长了InGaN/GaN多量子阱双波长发光二极管(LED).发现在20 mA正向注入电流下空穴很难输运过蓝光和绿光量子阱间的垒层,这是混合量子阱有源区获得双波长发光的主要障碍.通过掺入一定量的In来降低蓝光和绿光量子阱之间的垒层的势垒高度,增加注入到离p-GaN层较远的绿光有源区的空穴浓度,从而改变蓝光和绿光发光峰的强度比.研究了蓝光和绿光量子阱间垒层In组分对双波长LED的发光性质的影响.此外,研究了双波长LED发光特性随注入电流的变化.     

InGaN光致发光性质与温度的关系

分析了用金属有机物气相外延方法 (MOVPE)在蓝宝石衬底上生长的铟镓氮 (In Ga N)的光致发光 (PL)性质 .发现在 4.7K至 30 0 K范围内 ,随着温度升高 ,In Ga N带边辐射向低能方向移动 ,峰值变化基本符合 Varshni经验公式 ;同时 In Ga N发光强度虽有所衰减 ,但比 Ga N衰减程度小 ,分析了导致 Ga N和 In Ga N光致发光减弱的可能因素 .     

InGaN光致发光性质与温度的关系

分析了用金属有机物气相外延方法(MOVPE)在蓝宝石衬底上生长的铟镓氮(InGaN)的光致发光(PL)性质.发现在4.7K至300K范围内,随着温度升高,InGaN带边辐射向低能方向移动,峰值变化基本符合Varshni经验公式;同时InGaN发光强度虽有所衰减,但比GaN衰减程度小,分析了导致GaN和InGaN光致发光减弱的可能因素.     

LP—MOCVD生长InGaN及InGaN／GaN量子阱的研究

利用MOCVD系统在Al2O3衬底上生长InGaN材料和InGaN/GaN量子阱结构材料，研究发现InGaN材料中In组份几乎不受TMG与TMI的流量比的影响，而只与生长温度有关，生长温度由800℃降低到740℃，In组份的从0.22增加到0.45；室温InGaN光致发光光谱（PL）峰全半高宽（FWHM）为15.5nm;InGaN/GaN量子阱区InGaN的厚度2nm，但光荧光的强度与100nm厚InGaN的体材料相当。     

LP－MOCVD生长InGaN单晶薄膜

报道了以Ａｌ２Ｏ３为衬底在ＧａＮ薄膜上ＬＰ－ＭＯＣＶＤ外延生长ＩｎＧａＮ单晶薄膜，并研究了ＩｎＧａＮ的生长特性。实验给出了ＩｎｘＧ１－ｘＮ合金的固相组分与汽相组分和生长温度的变化关系，并应用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、Ｘ射线回摆曲线（ＸＲＣ）和室温光致荧光（ＰＬ）谱等技术对外延层的晶体质量、完整性和发光特性进行了分析。发现ＩｎＧａＮ／ＧａＮ系统中保持适当的压应力有助于提高外延层的晶体完整性，减少非故意掺杂杂质的引入，能改善外延层的发光特性。     

表面应力诱导InGaN量子点的生长及其性质

为了得到高性能的GaN基发光器件,有源层采用MOCVD技术和表面应力的不均匀性诱导方法生长了InGaN量子点,并通过原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)和光致发光(PL)谱对其微观形貌和光学性质进行了观察和研究.AFM和TEM观察结果表明:InGaN/GaN为平均直径约30nm,高度约25nm的圆锥;InGaN量子点主要集中在圆锥形的顶部,其密度达到5.6×1010cm-2.室温下,InGaN量子点材料PL谱强度大大超出相同生长时间的InGaN薄膜材料,这说明InGaN量子点有望作为高性能有源层材料应用于GaN基发光器件.     

表面应力诱导InGaN量子点的生长及其性质

为了得到高性能的 Ga N基发光器件 ,有源层采用 MOCVD技术和表面应力的不均匀性诱导方法生长了 In-Ga N量子点 ,并通过原子力显微镜 (AFM)、透射电子显微镜 (TEM)和光致发光 (PL )谱对其微观形貌和光学性质进行了观察和研究 .AFM和 TEM观察结果表明 :In Ga N/ Ga N为平均直径约 30 nm,高度约 2 5 nm的圆锥 ;In Ga N量子点主要集中在圆锥形的顶部 ,其密度达到 5 .6× 10 1 0 cm- 2 .室温下 ,In Ga N量子点材料 PL谱强度大大超出相同生长时间的 In Ga N薄膜材料 ,这说明 In Ga N量子点有望作为高性能有源层材料应用于 Ga N基发光器件 .     

生长停顿改善MOCVD生长InGaN/GaN多量子阱的特性

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)生长了InGaN/GaN多量子阱(MQWs)结构,研究了生长停顿对InGaN/GaN MQWs特性的影响.结果表明,采用生长停顿,可以改善MQWs界面质量,提高MQWs的光致发光(PL)与电致发光(EL)强度;但生长停顿的时间过长,阱的厚度会变薄,界面质量变差,不仅In组分变低,富In的发光中心减少,而且会引入杂质,致使EL强度下降.