用MOCVD方法制备的GaN1-xPx三元合金的喇曼与红外光谱

采用光辐射加热低压金属有机化学气相淀积(LP-MOCVD)方法在蓝宝石衬底上生长了高P组分的GaN1-x-Px三元合金薄膜,通过喇曼光谱和红外反射谱技术研究了GaN1-xPx合金中P掺杂所引入的振动模.与非掺P的GaN相比,在GaN1-xPx合金的喇曼谱和红外反射谱中分别观测到了多个由P所引入的振动模,文中将它们分别归因于Ga-P键振动引起的准局域模、间隙模以及P掺入造成的局部晶格无序激活的振动模.     

GaN1-xPx三元合金的MOCVD生长

用金属有机化学气相淀积技术在蓝宝石衬底上成功外延了高P 组分的GaN1-xPx三元合金.俄歇电子能谱深度剖面结果表明在GaN1 -xPx中P的掺入量最高达到20%且分布均匀;X射线光电子能谱价态分析证实了外延层中Ga-P键的存在.对不同P组分的GaN1-xPx样品进行了低温光致发光 (PL)测试,与来自GaN衬底的带边发射相比,随三元合金中P组分的变化,GaN1-x Px的PL峰呈现出了不同程度的红移.在GaN1-xPx的PL谱中没有观测到有关GaP的发射峰,表明该合金材料没有发生相分离.     

GaN1-xPx三元合金的MOCVD生长

用金属有机化学气相淀积技术在蓝宝石衬底上成功外延了高P 组分的GaN1-xPx三元合金.俄歇电子能谱深度剖面结果表明在GaN1 -xPx中P的掺入量最高达到20%且分布均匀;X射线光电子能谱价态分析证实了外延层中Ga-P键的存在.对不同P组分的GaN1-xPx样品进行了低温光致发光 (PL)测试,与来自GaN衬底的带边发射相比,随三元合金中P组分的变化,GaN1-x Px的PL峰呈现出了不同程度的红移.在GaN1-xPx的PL谱中没有观测到有关GaP的发射峰,表明该合金材料没有发生相分离.     

MOCVD生长GaN的喇曼散射谱

对在ＧａＡｓ（００１）、Ａｌ２Ｏ３（０００１）和Ｓｉ（１１１）等衬底上ＭＯＣＶＤ技术生长的ＧａＮ薄膜进行了背散射几何配置下的喇曼散射测试分析和比较，观察到了α相ＧａＮ的Ａ１（ＬＯ）模、Ａ１（ＴＯ）模、Ｅ１（ＬＯ）模和Ｅ２模．结合Ｘ射线衍射谱，分析了因不同生长工艺导致ＧａＮ／ＧａＡｓ样品的不同结构相的喇曼谱的差异，发现ＧａＮ的喇曼谱与ＧａＮ外延层的结构相、完整性及工艺条件有关，可利用其作为检测ＧａＮ外延层结构特性的一种有用手段．对含有少量β相ＧａＮ样品，观测到了包含有β相ＧａＮ贡献的声子模式（７４０ｃｍ－１）．     

静压下GaAs_(1-x)P_x混晶的喇曼散射

在77K下和0—60kbar静压范围内测量了GaAs_(1-x)P_x(0.76 ≤x≤1)混晶的喇曼散射谱。得到了这些混晶的类GaP的LO模的压力系数。发现在所研究的x范围内GaAs_(1-x)P_x混晶的类GaP的LO模的压力行为与Gap的LO模基本相同。利用测得的压力系数计算了类GaP的LO模的模式Gruneisen参数。     

GaP_(1-x)N_x混晶的喇曼散射谱

在室温下测试了Ga P1 - x Nx(x=0 .0 5 %～3.1% )混晶的喇曼散射谱.在一级喇曼散射谱中观测到了Ga P的L O(Γ)模和强度较弱的禁戒TO(Γ)模以及N的局域模(495 cm- 3) .在N组分较高的一组样品(x=1.3%～3.1% )中,还观察到了位于Ga P的L O(Γ)模和TO(Γ)模之间的由N导致的L O(N)模的喇曼频移(387cm- 1 ) ,其强度随着N浓度的增加而增强.在二级喇曼散射谱中,除了观测到布里渊区中心的声子散射峰2 L O(Γ)外,还观测到了布里渊区边界的声子散射峰2 L O(L )、2 TO(X)以及L O(L ) +TO(X) .且边界散射峰的强度比中心散射峰更强.另外在组分x=0 .6 %和x=0 .81%的样品     

GaN1-xPx三元合金的红外谱

对GaN1-xPx三元合金进行了红外谱的测试和拟合. 分析结果表明在GaN1-xPx三元合金中存在两个彼此竞争的机制制约着载流子浓度的变化. 一个是来自等电子陷阱的影响，它将减少三元合金中载流子的浓度；另一个来自缺陷的影响，它将增加三元合金中载流子的浓度. 对合金介电函数的倒数的虚部进行了计算，其结果显示，随着合金中P组分比的增加，纵向光学声子-等离激元（LPP）耦合模式向高频方向移动，同时LPP模式线宽逐渐增宽，说明随着合金中P组分比的增加，LPP模式的耦合作用增加，阻尼增强.     

GaN1-x Px三元合金的红外谱

对GaN1-xPx三元合金进行了红外谱的测试和拟合.分析结果表明在GaN1-xPx三元合金中存在两个彼此竞争的机制制约着载流子浓度的变化.一个是来自等电子陷阱的影响,它将减少三元合金中载流子的浓度;另一个来自缺陷的影响,它将增加三元合金中载流子的浓度.对合金介电函数的倒数的虚部进行了计算,其结果显示,随着合金中P组分比的增加,纵向光学声子-等离激元(LPP)耦合模式向高频方向移动,同时LPP模式线宽逐渐增宽,说明随着合金中P组分比的增加,LPP模式的耦合作用增加,阻尼增强.     

Ga_(1-x)Al_xAs晶体的共振喇曼散射和光学畸变势

为了选择带隙对固定激光线调谐的可能性,借助于Ga_(1-x)A1_xAs的禁带宽度随组分x和温度的变化,测量了Ga_(1-x)A1_xAs晶体的一级和二级共振喇曼散射。用线性化丸盒轨道方法(LMTO方法)计算单声子光学畸变势d_0,从共振喇曼散射的测量得到双声子2LO_2和LO_1+LO_2的光学畸变势D_1。     

GaP1-xNx混晶的喇曼散射谱

在室温下测试了GaP1-xNx(x=0.05%～3.1%)混晶的喇曼散射谱.在一级喇曼散射谱中观测到了GaP的LO(Γ)模和强度较弱的禁戒TO(Γ)模以及N的局域模(495cm-3).在N组分较高的一组样品(x=1.3%～3.1%)中,还观察到了位于GaP的LO(Γ)模和TO(Γ)模之间的由N导致的LO(N)模的喇曼频移(387cm-1),其强度随着N浓度的增加而增强.在二级喇曼散射谱中,除了观测到布里渊区中心的声子散射峰2LO(Γ)外,还观测到了布里渊区边界的声子散射峰2LO(L)、2TO(X)以及LO(L)+TO(X).且边界散射峰的强度比中心散射峰更强.另外在组分x=0.6%和x=0.81%的样品中,还得到了诸如来自不同NNi对或N原子簇团的局域模和由N导致的新的散射峰.     

多缓冲层对MOCVD生长的GaN性能的影响

采用多低温缓冲层法和高低温联合缓冲层法在 MOCVD系统上生长 Ga N外延膜 .对薄膜进行了 X射线衍射和光致发光谱 (PL)测试 ,(0 0 0 2 ) X射线摇摆曲线和 PL 谱的半高宽与常规的单低温缓冲层法制备的薄膜相比均有不同程度的改善 .实验结果表明改进的缓冲层法能提高 MOCVD生长的氮化镓外延膜晶体质量     

GaN生长速率的研究

采用在位监控方法研究了MOCVD系统中GaN材料的外延生长速率与NH3流量、TMGa流量、Ⅴ/Ⅲ比等生长参数的关系．GaN生长速率随NH3流量的提高先增加后减小,而随TMGa流量的增加线性的增加．在不同NH3流量的情况下,GaN生长速率随TMGa流量增加的速率不同．GaN的生长速率与Ⅴ/Ⅲ比没有直接的关系,而与NH3,TMGa等条件有关．实验结果表明,MOCVD系统中存在着较强的预反应．预反应的程度与TMGa的流量成正比．     

MOCVD生长GaN膜的光调制反射谱研究

采用光调制反射光谱（PR）研究了（0001）晶向蓝宝石村底上MOCVD方法生长的单晶六角GaN薄膜的室温光学性质。测得六角GaN薄膜的禁带宽度为3．400eV，对PR谱的调制机理进行了分析，发现信号来自缺陷作用下的表面电场调制。光吸收增和光反射谱的测量，得到3．39eV的光学吸收边和3．3eV的反射峰，证实了光调制反射光谱的结果。     

Characterization of GaN Buffer Layers and Its Epitaxial Layers Grown by MOCVD

Low-pressure MOCVD has been used to investigate the properties of low-temperature buffer layer depodition conditions and their influence on the properties of high-temperature GaN epilayers grown subsequently.It is found that the surface morphology of the as-grown buffer layer after thermal annealing at 1030℃and 1050℃ depends strongly on the thickness of the buffer layer.In particular when a thick buffer layer is used, large trapezoidal nuclei are formed after annealing.     

利用三步法MOCVD生长器件质量的GaN

在传统的二步MOCVD外延生长的基础上，报道了一种在低压MOCVD中用三步外延生长GaN材料的新方法，它在生长低温缓冲层前，用原子层的方法生长一层高质量的AIN层来减少Al2O3与GaN缓冲层之间的应力以提高缓冲层的质量，从而提高外延层GaN的质量，达到器件制作的要求。     

重掺杂n型GaN材料特性研究

采用金属有机化合物气相外延方法制备了不同SiH4流量下重掺杂n型GaN材料,研究发现在SiH4流量为20 cm3/min时样品获得较高的电子浓度,达到6.4×1019 cm-3,同时材料的结晶质量较好.光荧光测试发现重掺杂使GaN材料的杂质能带进入导带形成带尾态,使带边峰变得不尖锐,并且发现SiH4流量以及材料的刃位错密度与黄光带发光有关.采用Delta掺杂方式生长的重掺杂样品,样品表面粗糙度降低,晶体质量明显改善,但黄光带发光强度增强.缺陷选择性腐蚀研究发现Delta掺杂方式主要通过降低螺位错密度来改善晶体的质量.     

GaN1-x Px三元合金的红外谱

对GaN1-xPx三元合金进行了红外谱的测试和拟合.分析结果表明在GaN1-xPx三元合金中存在两个彼此竞争的机制制约着载流子浓度的变化.一个是来自等电子陷阱的影响,它将减少三元合金中载流子的浓度;另一个来自缺陷的影响,它将增加三元合金中载流子的浓度.对合金介电函数的倒数的虚部进行了计算,其结果显示,随着合金中P组分比的增加,纵向光学声子-等离激元(LPP)耦合模式向高频方向移动,同时LPP模式线宽逐渐增宽,说明随着合金中P组分比的增加,LPP模式的耦合作用增加,阻尼增强.