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掺稀土GaN材料在光通讯和全色显示技术中具有广阔的应用前景,因而受到热切的关注.我们选用MOCVD和MBE制备GaN样品,采用离子注入方法掺入稀土元素Er和Pr,系统地研究了注Er、Pr的GaN薄膜的结构、光学和电学特性,主要结果如下:1.Er注入剂量和能量对晶格损伤的影响很大,随注入剂量和能量增加,引入的晶格损伤总量也增加;沟道注入和高温注入(400℃)与随机注入方法相比可以减少损伤的引入;适当的退火(900℃)可以使部分损伤得到恢复,完全的恢复没有获得;在注Er的GaN样品中,Er离子主要占据Ga的昌格位置.2.GaN制备方法、衬底、注入方向和温度、退火温度和时间对注Er的GaN薄膜的1540nm处PL发光强度影响很大.3.首次利用Raman散射谱研究了GaN注Er以及Er+O共注样品的振动模,并讨论了共注入O对Er离子发光的影响.4.注Pr的GaN样品,经850℃退火后可以观察到650nm的PL发光.提高退火温度,发光强度按e指数增加.当退火温度达到1050℃,发光强度最强,再提高退火温度,发光强度下降,经过数据拟合可得Pr<3->的热激活能为5.8eV.5、注入稀土离子前后GaN样品均为n型,注入稀土离子后样品的载流子浓度和迁移率下降,与注入引入的晶格损伤有关.6.首次测量了GaN注Er,Pr的深能级.注入Er或Pr后,每个样品将引入四个深能级,其中E<,Er2>=Ec-0.30eV和E<,Pr2>=Ec-0.28eV能级来源于GaN本身,可能与N空位(V<,N>)有关,E<,Er1>=Ec-0.188eV和E<,Pr1>=Ec-0.19eV、E<,Er4>=Ec-0.60eV和E<,Pr4>=Ec-0.61eV以及E<,Er3>=Ec-0.41eV和E<,Pr3>=Ec-0.39eV是由于离子注入引入的.E<,Er1>=Ec-0.188eV和E<,Pr1>=Ec-0.19eV能级可能来源于RE<,Ga>-V<,N>络合物,E<,Er4>=Ec-0.60eV和E<,Pr4>=Ec-0.61eV来源于样品中N<,Ga>.E<,Er3>=Ec-0.41eV和E<,Pr3>=Ec-0.39eV深能级具体的来源尚示确定,但该能级可能与Er或Pr离子有关.