Ⅲ簇氮化物(GaN、InN及AlN)以及由它们组成的三元、四元合金固熔体,都是直接带隙材料,它们覆盖了从红光波长到紫外波长的范围,是制作发光二极管(LED)、激光器(LD)和光电探测器(PD)的优良材料.另外,GaN系材料兼具物理和电子参数方面的优势,在微波电子器件领域将有着广泛的应用前景.为了更好地理解与LED器件有关的物理问题以及提高它们的工作性能,详细地分析材料的结构和缺陷,以及研究它们与光学、电学特性之间的关系显得尤为重要.在本报告中,我们使用了高分辩X光衍射(HRXRD)、光荧光(PL)和高分辩透射电镜(HRTEM)技术分析了Si掺杂氮化镓(GaN)薄膜以及蓝、绿光发射InGaN/(In)GaN多量子阱(MQWs)的结构和光学特性.Si掺杂的GaN和InGaN/(In)GaN MQWs是通过金属有机化合物气相沉积(MOCVD)法于蓝宝石衬底上生长的.主要结论有:1.提出了一种直接测量GaN薄膜扭转角的方法.非对称(hk.1)晶面反射的ω扫描和Ф扫描曲线的FWHM与倾角x的变化关系表明:随x的增加,ω扫描曲线的FWHM也随之增加,而Ф扫描曲线的FWHM却减小;而且,当x角到达78.6°时,即(12.1)晶面产生反射,ω扫描和Ф扫描曲线的FWHM已经非常接近.当x角等于90°时,即反射晶面垂直衬底表面,二者扫描曲线的宽化皆完全反映了亚晶在生长晶面内的扭转.鉴于这种实验现象和理论前提,我们使用(12.1)晶面ω扫描和Ф扫描的FWHM的加权平均值来计算GaN马赛克结构的扭转角,避免了复杂的数学计算和拟合.同时,利用此方法分析了一组Si掺杂相同GaN的光学、电学与结构或缺陷之间的关系.2.蓝光InGaN/(In)GaN MQWs中垒层的In源流量的增加显著改变了MQW的结构质量和光学特性.当In源流量从10 sccm增加到14 sccm时,MQW的结构质量变差并出现了弛豫.但是,变温PL发现:MQW的PL峰位发生了蓝移,而且降低了非辐射复合.我们结合局域化效应和量子限制斯托克效应(QCSE)分析了In流量的变化对MQW光学特性的影响.3.垒层生长时间的长短明显改变了绿光发射InGaN/(In)GaN MQWs的结构和光学特性.当垒层生长时间从10分钟增加到14分钟时,MQW系统的界面质量提高,室温下非辐射复合也降低了.根据PL峰积分强度与温度的变化关系,发现垒层生长时问较短的样品的积分强度从50 K便急剧下降,而较长样品的积分强度从100K才开始下降较快.由Arrhenius方程的模拟结果得知:两个样品高温区的非辐射复合沟道类似,即非辐射复合中心为位错.但是低温区对应的非辐射复合机制明显不同,前者可能与粗糙的界面有关,后者与载流子的热电子发射有关.