论文部分内容阅读
以GaAs、GaN和InGaN为主的III-V族半导体材料因其具有较大的禁带宽度、较高的电子迁移率和饱和电子漂移速率,被广泛应用于光电器件和太阳能电池领域。特别是InGaN具有带隙在整个太阳光谱范围内连续可调的优点,利用其制备的多结太阳能电池在航天领域也有着广阔的应用前景。在这些环境中,材料的光电特性可能在载能粒子辐照下发生改变,因此研究III-V族半导体的辐照效应对评价其器件的抗辐照性能具有指导意义。本工作主要分为三部分:其一,分别采用250 keV的质子和4.5 MeV的Kr离子对GaAs进行辐照,注量为1×1012 cm-23×1014 cm-2,利用光致发光（PL）谱和拉曼（Raman）光谱测试手段,分析材料光学性质的变化以及内部缺陷的演化过程。其二,使用5 MeV的Xe离子辐照GaN和InxGa1-xN（x=0.37,0.47）薄膜,辐照剂量为3×1011 cm-21×1013 cm-2,利用PL谱研究材料在重离子辐照后发光性能的变化趋势。然后将辐照样品在500℃下退火30 min,分析退火效应对InxGa1-xN发光性能的恢复机理。其三,采用352.8 MeV Fe离子辐照InxGa1-xN（x=0.37,0.47）,辐照剂量为1×1011 cm-21×1013 cm-2,通过PL谱和Raman光谱分析辐照前后InxGa1-xN发光性能和晶格结构的变化。得到了如下结果:1.质子辐照GaAs后的发光谱显示CAs峰及其声子伴线逐渐减弱,913 nm处的复合缺陷峰则先增大后减小,Kr离子辐照后发光峰则完全消失。拉曼散射谱的结果显示质子辐照对晶体结构没有影响,而Kr离子辐照后LO声子峰峰位向低频方向移动,峰宽出现非对称性展宽,晶体结构发生明显改变。2.Xe离子辐照后,GaN的发光强度随辐照损伤增大迅速减弱,而In0.37Ga0.53N衰减的较为缓慢,In0.47Ga0.53N的发光峰在低辐照损伤下甚至有一定增强,高损伤剂量下才开始减弱。表明In含量越高的InxGa1-xN其发光性能的抗辐照能力越强。退火处理后,InxGa1-xN（x=0.37,0.47）的发光强度明显增强,而GaN则没有出现带边峰。3.高能Fe离子辐照InxGa1-xN（x=0.37,0.47）后的Raman谱基本没有变化,说明Fe离子的电离能损没有对材料造成明显的结构损伤。PL谱的结果显示不管是低In或高In组分InxGa1-xN的发光强度在高剂量辐照下都会有显著提升。