MOCVD生长的GaN单晶膜透射光谱研究

采用MOCVD技术在Al2O3(0001)衬底上生长了GaN薄膜，使用透射光谱、光致发光光谱和X射线双晶衍射三种技术测试了五类GaN薄膜样品，实验结果表明：GaN薄膜透射谱反映出的GaN质量与X射线双晶衍射测量的结果一致，即透射率越大，半高宽越小，结晶质量越好；而X射线双晶衍射峰半高宽最小的样品，其PL谱的带边峰却很弱，这说明PL谱反映样品的光学性能与X射线双晶衍射获得的结晶质量不存在简单的对应关系，同时还报导了一种特殊工艺生长的高阻GaN样品的RBS／沟道结果。     

GaN的补偿度与离子束沟道最小产额比的关系的研究

用ＲＢＳ／沟道技术对ＭＯＣＶＤ生长的未故意掺杂的ＧａＮ的结构性能进行了测试，同时用霍耳方法测试了样品的电学性能。结果表明：ＧａＮ薄膜的背散射沟道说与随机谱之比Ｘｍｉｎ和其补偿度存在一定的依赖关系。补偿度小的样品，其Ｘｍｉｎ小；随着样品补偿度的增大，Ｘｍｉｎ也逐渐增大；但它们之间的知系变化是非线性的。对这些结果给予了一定的解释。     

MOCVD生长的未掺杂GaN的结晶特性与补偿度关系的研究

对本实验室用ＭＯＣＶＤ方法生长的未故意掺杂的ＧａＮ单晶膜进行了结晶性能、电学性能研究。结果表明,室温时ＧａＮ的Ｘ射线双晶衍射半高宽与其补偿度有较强的依赖关系。高补偿的ＧａＮ的Ｘ射线双晶衍射半高宽较宽。低补偿的ＧａＮ的Ｘ射线双晶衍射半高宽较窄。     

气流混合对生长GaN∶Si膜性能影响的研究

用金属有机化学气相沉积技术在三种不同型号的反应管中生长了GaN∶Si膜。通过对样品的光电及结晶性能的分析 ,研究了气流混合时间不同对GaN∶Si膜性质的影响。结果表明 :合理的Ⅲ、Ⅴ族气流混合对提高GaN∶Si膜的光电及结晶性能很重要。Ⅲ、Ⅴ族气流混合太早 ,气流混合时间长 ,GaN∶Si膜的黄带与带边发射强度之比较大 ,X射线双晶衍射半高宽较宽 ;Ⅲ、Ⅴ族气流混合太晚 ,尽管可减少预反应 ,但气流混合不均匀 ,致使GaN∶Si膜的发光性能及结晶性能变差。使用Ⅲ、Ⅴ族气流混合适中的反应管B生长 ,获得了光电及结晶性能良好的GaN∶Si单晶膜。     

MOCVD生长的GaN单晶膜的蓝带发光研究

对实验室用ＭＯＣＶＤ方法生长的未掺杂ＧａＮ单晶膜的发光性能进行了研究。结果表明：在室温时未掺杂ＧａＮ单晶出现的能量为２．９ｅＶ左右蓝带发光与被偿度有较强的依赖关系。高补偿ＧａＮ的蓝带发射强,低补偿ＧａＮ的蓝带发射弱。对蓝带发光机理进行了探讨,认为蓝 导带电子过至受主能级的发光（ｅＡ发光）。观察到降低ＧａＮ补偿度能提高ＧａＮ带边发射强度。     

MOCVD生长GaN:Si单晶膜的研究

获得高质量的ｎ型ＧａＮ单晶膜是制作ＧａＮ基光电子器件的关键之一。采用立式ＭＯＣＶＤ系统生长ＧａＮ：Ｓｉ单晶膜,通过优化生长工艺,获得了电子载流于浓度高达２ ×１０１９ｃｍ－３,迁移率达１２０ｃｍ２／Ｖ·ｓ的ｎ型ＧａＮ：Ｓｉ单晶膜;并有效地抑制了ＧａＮ中由深能级引起的黄带发射,大大提高带边发光强度。研究结果还表明：随着Ｓ掺杂量的增大,ＧａＮ：Ｓｉ单晶膜的电子载流于浓度增加,迁移率下降,Ｘ光双晶衍射峰半高宽增大。首次报道了随掺Ｓ量增大,ＧａＮ：Ｓｉ单晶膜的生长速率显著下降的现象。     

金属有机化学汽相沉积生长InGaN薄膜的研究

以Al2O3为衬底,采用金属有机汽相沉积（MOCVD）技术在GaN膜上生长了InxGa1-xN薄膜。以卢瑟福背散射／沟道技术和光致发光技术对InxGa1-xN／GaN/Al2O3样品进行了分析,研究表明,金属有机汽相沉积生长高In组分InxGa1-xN薄膜有一最佳TMIn/TEGa摩尔流量比。在一定范围内,降低其摩尔流量比,合金的生长速率增高,In组分提高;进一步降低TMIn/TEGa摩尔流量比,导致In组分下降,研究还表明,InGan薄膜的结晶品质随In组分的增大而下降,InGan薄膜的In组分由0．04增大到0．10,其最低沟道产额比由4．1％增至11．0％。     

有机源载气对MOCVD生长InGaN薄膜的影响研究

彩MOCVD技术以Al2O3为衬底在GaN膜上生长了InxGa1-xN薄膜。以卢瑟福背散射／沟道技术和光致发光技术对InxGa1-xN/GaN/Al2O3样品进行了测试。获得了合金层的组分，厚度，结晶品质及发光性能等信息。研究表明：在以N2作主载气的情况下，有机源的载气对InxGa1-xN膜的In组分和生长速率影响很大，生长温度为760℃时，以70ml/min的N2作有机源载气得到的InxGa1-xN膜的In组分为0．10，生长速率为6．0nm/min,而以70ml/min的H2作有机源载气得到的InxGa1-xN薄膜的In组分为0．06，生长速率为10．6nm/min.本文首次报导了载气中含有少量H2能增大InxGa1-xN薄膜的生长速率的现象。     

使用TEGa和TMGa为镓源MOCVD生长GaN的研究

采用自行研制的立式MOCVD生长系统 ,以TMGa、TEGa为Ga源 ,在不同的生长条件下生长GaN单晶膜。然后对样品进行室温光致发光光谱测试、范德堡霍尔测量和X射线双晶衍射测试。实验结果表明 ,缓冲层的Ga源不同对GaN单晶膜质量影响很大 ;以TEGa为Ga源生长缓冲层及外延层 ,外延层不连续 ;以TMGa为缓冲层Ga源、TEGa为外延层Ga源 ,在此得到室温载流子浓度为 4 5× 1 0 17cm-3 ,迁移率为 1 98cm2 /V·s的电学性能较好的GaN单晶膜。研究结果表明 :使用TEGa为外延层Ga源生长GaN ,能有效地抑制不期望的蓝带的出现。