【摘 要】
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本文从质量输运角度出发研究了MOCVD生长的应变InGaN单层(30nm)的光学质量与其生长速率和温度的关系.在680-740℃温度范围内,随着温度的升高,InGaN的生长从质量输运控制区转向解吸附控制区,如图1插图所示.在质量输运控制区,InGaN合金中InN的组份随着温度的升高保持不变,而在解吸附控制区,InN组份随温度的升高而下降.在InGaN合金中,对不同的Ga源流量(单位SCCM),质量
【机 构】
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中国科学院苏纳米技术与纳米仿生研究所,纳米器件与应用重点实验室,苏州215123
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本文从质量输运角度出发研究了MOCVD生长的应变InGaN单层(30nm)的光学质量与其生长速率和温度的关系.在680-740℃温度范围内,随着温度的升高,InGaN的生长从质量输运控制区转向解吸附控制区,如图1插图所示.在质量输运控制区,InGaN合金中InN的组份随着温度的升高保持不变,而在解吸附控制区,InN组份随温度的升高而下降.在InGaN合金中,对不同的Ga源流量(单位SCCM),质量输运控制区与解吸附控制区之间的转折温度不同:生长速率越高,转折温度越高.对于InN组份为16%的InGaN,在相同Ga源流量下,不同的生长温度所需要的In源流量不相同,如图1所示.在解吸附控制区,为了得到同样的InN组份,需要增加In源的流量.In源流量与温度呈指数关系,这可以从In原子的解吸附速率与温度的关系中得到解释.对于不同的Ga源流量,In源流量增加的"阈值"温度也不同,这也与图1插图中的转折温度点对应.
其他文献
传统的增光技术采用表面增透膜、表面粗化以及metal bonding硅基板技术都遇到在提升亮度的瓶颈,为了拓展AlGaInP系光电器件的发展,本文主要介绍ITO与AlGaInP组合技术及其优越性.掺锡氧化铟(即Indium Tin Oxide,简称ITO)材料是一种n型半导体材料,由于具有高的导电率、高的可见光透过率、高的机械硬度和化学稳定性,因此在光电器件领域中的应用潜力具大,在蓝光LED领域I
AlGaN材料的禁带宽度可以在3.39eV和6.2eV之间变化,对应的光吸收波长为200nm~365nm,并且,纤锌矿结构的AlGaN材料在全组分范围内均为直接带隙半导体,化学性质比较稳定,因此在紫外发光二极管和紫外探测器中有广泛应用[1-3].本文采用MOCVD方法在c面蓝宝石衬底上外延生长了Mg掺杂AlGaN材料,并在N2气氛下进行了退火激活.
高Al组分AlGaN具有宽带隙、高热导率、高临界击穿场强、高电子饱和迁移速率等优点,作为深紫外光源,在光存储、化学分析、生物科技、医疗杀菌等领域等方面具有广阔的应用前景,然而碍于p型掺杂的固有局限,特别是高Al组分AlGaN材料中Mg掺杂浓度低,导致器件开启电压大、电流分布不均匀、发热量高,以及在长波位置出现寄生发光而破坏了发射谱的单一性,载流子注入效率、器件的量子效率和发光效率随之降低.
目前,由于拥有很多出色的特性,InAlN正在获得越来越多的关注.其中之一就是当In组分为0.17时,InAlN与GaN之间会形成晶格匹配,这对于光学器件和高电子迁移率晶体管来说,是一种很有前途的应用.幸运的是,我们课题组已经成功地使用脉冲MOCVD (PMOCVD)获得了InAlN的相关材料以及器件.
GaN-on-Si电力电子器件是目前GaN材料一个新的应用热点,受到学术界和工业界的广泛关注.在大量来自工业界和政府的资金驱动下,如imec的工业界合作项目和美国的下一代电力电子创新研究院等,使得目前GaN-on-Si技术已经得到了长足的发展,学术界也发表了大量的振奋人心的结果.
目前,相对于其他的Ⅲ族氮化物如GaN和AlN来说,人们对InN的研究较少,大多通过MBE来制备.采用MOCVD制备InN材料存在温度问题,InN的分解温度仅为630℃,这就要求InN必须在低温下生长,而作为氮源的NH3分解温度较高,这就产生了矛盾.还有就是衬底问题,异质外延没有晶格相匹配的衬底,蓝宝石与InN的晶格失配率高达25%,如果直接在蓝宝石衬底上生长InN,材料会非常的差.
相比于已经得到大量研究和应用的Ga面GaN外延材料,N面GaN外延材料研究相对较少.然而N面GaN材料因其在低阻欧姆接触、天然背势垒异质结构等方面的独特优势,近年来得到了越来越多的关注.相比于Ga面材料,N面GaN外延材料生长难度更大,材料质量更差.F
Epitaxial integration of wide bandgap semiconductor GaN on silicon has been a dream to both academia and industry for the past decade.GaN-on-Si technology has a great potential in reducing the cost of
众所周知,MOCVD生长系统使用金属有机源作为前驱体,所以C杂质是一种非常重要的非故意掺杂杂质.C杂质在GaN中可以形成多种形态,它既可以代替N的位置充当施主(CN),也可以代替Ga的位置充当受主(C Ga),还可以形成间隙式的C(Ci),甚至可以和其他缺陷或杂质生成络合物1,2,对材料的电学和光学性质产生重要影响.
本文研究了MOCVD生长过程中的各种参数对GaN材料中的C杂质含量的影响.共生长了五个GaN样品,每个样品包括5-6个子层,每个样品样品中从最底层到最顶层阶梯改变一个生长参数,通过二次离子质谱(SIMS)测量C杂质浓度.分别研究了反应室压强、氨气流量、生长温度、镓源流量和载气流量对C杂质并入的影响.