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GaN及其化合物AlxGa1-xN,InxGa1-xN,AlxInyGa1-x-yN在光电器件及高温、高功率电子器件等方面有着广泛的应用。近年来,深紫外太阳光盲探测器和高效率的深紫外LED成为了III族氮化物研究中的热点课题,而高电导率的p型AlxGa1-xN材料,特别是高Al组分p型AlxGa1-xN材料,作为制备这些器件的基础已经成为了这一领域的焦点。
在p型AlxGa1-xN材料中,Mg掺杂形成的深能级受主,在室温下很难被激发产生空穴载流子。随着AlxGa1-xN材料Al组分的增加,受主的激活能增加,更制约了p型电导率的提高。我们研究了在p型AlxGa1-xN材料的生长过程中,引入三甲基铟(TMIn)对材料的p型电阻率的影响。在p型掺杂用的二茂基镁(CP2Mg)流量不变的情况下,改变三甲基铟(TMIn)流量,生长了A(TMIn=0sccm),B(TMIn=40 sccm),C(TMIn=80sccm)和D(TMIn=120 sccm)四块样品。XRD测试得到材料的Al组分为0.43,室温下测量显示,无TMIn辅助生长的p型AlxGa1-xN材料电阻率大于106Ωcm的量级,而TMIn辅助生长的p型AlxGa1-xN材料电阻率在104Ωcm的量级。变温霍尔效应测量表明,随着TMIn流量的增加,材料中受主激活能下降,当TMIn流量为80 sccm时,受主的激活能有最小值259 meV。我们认为,In可能作为表面活性剂降低了p型AlxGa1-xN材料中氮空位的浓度,减弱了补偿效应,同时Mg和In形成了共掺,降低了受主的激活能。
在深紫外探测器和深紫外LED的研究方面,通过对电极形状和欧姆接触条件等方面的改进,我们形成了一套可靠的工艺流程。在深紫外LED的封装方面,我们利用硅树脂粘合石英透镜的方法,减少了光的全反射,将LED出光效率提高了28.7%。利用TMIn辅助生长的方法改进LED的p型层的生长后,LED的发光强度提高了一倍。