GaN基材料的微观结构与光学性能

《GaN基材料的微观结构与光学性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、哈尔滨T.业人学工学硕卜学位论文摘要本文通过X射线衍射分析、原子力显微镜观察、透射电镜观察、红外透射光谱分析、紫外一可见吸收光谱分析和光致发光试验，研究了用金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)的方法，在带有GaN缓冲层的蓝宝石(A1203)衬底上，生长的GaN基材料的微观结构、表面形貌、光吸收性质和发光特性。X射线衍射结果表明，GaN基材料均为纤锌矿六方结构，薄膜具有很高的结晶质量，薄膜生长沿C轴择优取向，缓冲层充分地发挥了作用。透射电镜观察表明超晶格样品的周期结构分布均匀，确定了超晶格的周期为13.3nm，且观察到高密度的位错存

2、在于外延膜中。原子力显微镜观察到样品表面很平整，表面粗糙度低于Inm,薄膜中螺位错为主要的位错类型。此外，掺杂对GaN基材料的组织和形貌影响不大。通过光学试验数据，计算了薄膜的厚度，分别为2gm,Iltm.39m,并确定了样品的光学吸收边都是在370mn附近，理论计算显2wm和2Wma示样品都为直接跃迁型半导体，禁带宽度都约为3.4eV，掺杂对样品的带宽和带系类型没有产生很大的影响。样品的折射率均随光子能盘的增加而增加，随波长的增加而减小。计算表明消光系数的极小值位于370nm处。光致发光测试分析表明，未掺杂GaN有很好的发光性能

3、，超晶格的发光性能比未掺杂GaN高出5到10倍。由此可见，掺杂对样品的发光性能晃响很大，原因是掺杂引入了新的能级和缺陷。同时研究发现黄带发光普遍存在于每个样品中。关键词GaN基材料;微观结构;红外透射光谱;紫外·可见吸收光谱:3}致发光哈尔滨一业大学工学硕士学位论文AbstractThemicrostructure,surfacemorphology,opticalabsorbtionpropertiesandluminescencefunctionofGaNthinfilmsgrownonthesapphiresubstrate

4、withthebuferlayerofGaNbyMOCVDhavebeenstudiedbymeansofXRD,AFM,infraredtransmissionspectrum,Uv-visibleabsorptionspectrumandphotoluminescence.XRDresultsshowthatthecrystalstructureofGaNishexagonalwurtzitestructure.Thethinfilmshaveperferredorientationincaxiswithveryhighqua

5、lity.Thebuferlayerplaysagoodroleintheinterfacebetweenthinfilmandsubstrate.TEMobservationofthecross-sectionalspecimenshowthatthereishighdislocationdensityinthesuperlatticeareawiththeaverageperiodof13.3nm.Itisobservedthatthesurfacesofallsamplesareveryflatwiththeroughnes

6、slowerthanInninvestigatedbyAFM.Screwingdislocationsexistineachthinfilm.Inaddition,impurity-dopingofsampleshaslittleinfluenceonthestructureandmorphologyofsamples.Thethicknessesofthefivesamplesare2pm,Ipm,31tm,21tmand2pmrespectively,whicharecalculatedbyrelatedopticalexpe

7、rimentaldata.Wehavealsofoundopticalabsorptionedgeatabout370nm.Thetheorycalculationindicatesthefivesamplesaredirecttransitionsemiconductorandband-gapsareabout3.4eV.Impurity-dopinghaslittleefectonthewidthandthetypeofband-gap.Therefractiveindexesofthefivesamplesincreasew

8、ithphotonenergyenhanceanddecreasewiththeincrementofwavelength.Theresultsshowthattheextinctioncoefficientshavetheminimumat370