al1-xinxn制备及其性质的研究

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1、山东大学硕十学位论文摘要近几年来，III．V族半导体材料由于其宽的直接带隙、高热导率和良好的化学稳定性等优点，在短波长发光器件、探测器和大功率电子器件等方面有着广阔的应用前景，这其中短波长发光器件在高密度光信息存储、固态照明及通讯等方面更是有着巨大的市场潜力。因此，Ⅲ．V半导体材料在近年来一直研究的热点。在这其中，舢1．xInxN材料作为一种新型的三元合金化合物，更是引起了广泛的关注。由于A1N(Eg=6．2eV)与InN(Eg=0．7eV)禁带宽度的不同，调整All囔InxN材料中IIl组分的含量，可以实现禁带宽度的改变，其发光波长涵

2、盖了紫外到红外波段，是一种非常理想的发光材料。而AIo．83Ino．17N与GaN的晶格可以实现完美匹配，二者形成的异质结能够有效减少异质结结构中界面缺陷的数量，并且有较高的载流子浓度，这可以用来做场效应管的有源层或者用来制作布拉格反射镜。但是由于AIN与InN的晶格常数以及热稳定性存在较大的差异，如何生长出结晶质量高的A1l嚷InxN薄膜一直是困扰研究人员的难题。目前尚未有报道称制备出完美结晶质量的A11．xInxN薄膜。在本文中，我们使用MOCVD方法在蓝宝石衬底上制备了A1N和A11嘱InxN薄膜，并研究了不同生长条件对薄膜结构、

3、表面形貌和光学等性质的影响。本论文的研究工作及结果如下：1．采用MOCVD方法，以高纯三甲基铝[AI(CH3)3]为铝源，高纯NH3作为氮化剂，高纯N2为载气，以蓝宝石(0001)为衬底，生长温度为700"'-'1100"(2，反应室压强为1．5"'-50Torr，NH3与三甲基铝(TMA)的流量比为200／1"-'4000／1，制备了一系列A1N薄膜。通过X射线衍射表征薄膜的结构性质，得出在生长温度900℃下得到的薄膜结晶质量最好，温度过低时薄膜生长速率慢，结晶质量差，温度过高时TMA与NH3容易发生寄生反应，降低了生长速率。另外反应

4、室压强过高也会使寄生反应加强，而低压强有利于增强舢原子的横向迁移率，使薄膜表面更加平整。不同的Ⅲ．V族流量比也会对薄膜的生长造成一定的影响。、2．采用MOCVD方法，以高纯三甲基铝[AI(CH3)3]为铝源，高纯三甲基铟【In(CH3)3]为铟源，高纯NH3作为氮化剂，高纯N2为载气，以蓝宝石(O001)为衬山东大学硕十学位论文I

5、底，生长温度为700"---900"(2，反应室压强为1．5Torr，制备了0．1

6、带宽度则随着X的增加而减小。XPS结果显示随着生长温度升高，薄膜中In含量下降，温度到达900℃时薄膜中几乎没有hl原子，这可能与高温下IIl原子容易发生解吸附有关。薄膜中实际In含量并不是随着三甲基铟(TMIn)源气流量的增加而线性增加，这可能跟薄膜与衬底的晶格失配有关。薄膜的生长速率则随着X的增加而减慢。关键词：金属有机化学气相沉积(MOCVD)；氮化铝薄膜(甜№；铝铟氮三元合金薄膜(All嘱InxN)Ⅱ山东大学硕+学位论文ABSTRACTInrecentyears，Ill-Vsemiconductormaterialshavema

7、nypotentialapplicationsinshort-wavelengthoptoelectronicdevices，includinglightemittingdiodes(LEDs)，laserdiodes(LDs)，ultravioletdetectorsandhighfrequencyandhi曲powerdevicesbecauseoftheiradvantageinwidedirectbandgap，highthermalconductivityandgoodchemicalstability,etc．Inabove

8、applications，theshort-wavelengthLEDhasgreatmarketpotentialinhighdensityopticalinformationstorage，solid-statelightingandcommunication．ThereforeIII．Vsemiconductormaterialshavebeenthefocusofresearchtheseyears．Andinthesematerials，舢l删，asanewkindofternaryalloy,hasattractedvast

9、attention．DuetothedifferentbandgapbetweenAIN(Eg=6．2ev)andInN(Eg=0．7eV)，thebandgapofA11．xInxNcouldchange