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近年来,三元系AlInN材料作为GaN基材料的一个重要分支,以其无可比拟的优良性质(与GaN晶格完全匹配、带隙可调,变化范围可以从InN的0.7eV持续变化到AlN的6.3eV),引起了空前的研究热潮、带来了前所未有的应用,目前AlInN材料广泛应用于发光二级管、紫外激光器等领域。 虽然AlInN材料的应用前景非常值得期待,但是由于AlN与InN材料的性能差异、生长温度的不同、InN材料在高温的不稳定性,目前还很难长出高质量的AlInN材料。即使成功的长出了AlInN材料,也会因为晶体质量太低导致无法做成器件。近几年众多学者对AlInN材料进行了研究,取得了一些进展,但如何获得最优化的体材料AlInN、P-AlInN仍然是研究的难点,大量问题仍然有待研究。近年来随着研究的不断深入,发现蓝宝石图形衬底(PSS)在应用于其它GaN基材料时,可以改善晶体质量,尤其是当PSS应用于GaN基LED器件时,可以明显提高器件性能,但是到目前为止还没有人用蓝宝石图形衬底来改善AlInN的晶体质量。本文就利用(PSS)来代替传统的UPSS,改善AlInN体材料的晶体质量进行了讨论;此外对P-AlInN材料的生长参数也进行了一系列的研究。 本文利用ThomasSwan的3×2inchMOCVD机对蓝宝石图形衬底改善AlInN、P-AlInN材料的生长参数进行了研究。并利用X双晶衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、Hall综合测试仪(Hall)、扫描电子显微镜(SEM)等测试仪器和表征手段对生长出来的材料的晶体质量、电学性能、表面平整度进行了表征,通过研究分析获得了如下有创新、有意义的研究结果: 1、研究了两种蓝宝石衬底对AlInN材料晶体性质的影响,本实验采用图形衬底和非图形衬底两种衬底材料进行了AlInN薄膜的生长,通过反射曲线、XRD、AFM、和SEM测试手段和仪器的对比表征,表明蓝宝石图形衬底(PSS)可以明显地改善AlInN材料的晶体质量。 2、研究了掺Mg量对P-AlInN材料晶体质量、载流子浓度的影响,我们通过改变Mg源的流量,然后利用XRD和Hall综合测试仪测试p型材料的晶体质量和载流子浓度,研究发现,当Mg源的流量为240sccm时,获得的晶体质量较高,载流子浓度达到最高,此时的载流子浓度可以达到1.0*E18。 3、研究了退火温度对P-AlInN材料晶体质量、载流子浓度的影响,我们通过改变P-AlInN材料的退火温度(温度分别为550℃,600℃,650℃,700℃),然后利用XRD和Hall综合测试仪测试p型材料的晶体质量和载流子浓度,研究发现,当退火温度为600℃时,晶体质量和载流子浓度达到最高。