InAlGaN四元合金薄膜生長(zhǎng)與表征的研究.pdf

1、近幾年來(lái)，發(fā)光二極管(LED)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到照明領(lǐng)域中，為了獲得更高的器件性能，以Ⅲ族氮化物為代表的第三代半導(dǎo)體材料得到了迅速發(fā)展。由于InAlGaN四元合金具有晶格常數(shù)和禁帶寬度可單獨(dú)調(diào)節(jié)的特性，被看做是制造新一代半導(dǎo)體發(fā)光器件不可或缺的關(guān)鍵材料。
　　本文主要使用金屬有機(jī)氣相外延技術(shù)(MOVPE)在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)InAlGaN四元合金薄膜，研究其最佳的生長(zhǎng)條件，并對(duì)其外延層結(jié)構(gòu)，表面形貌，光學(xué)特性等進(jìn)行表征和分析。

2、r>　　本文主要研究?jī)?nèi)容如下
　　(1)提出了一種新型p-InAlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)電子阻擋層。這是一種利用四元氮化物InAlGaN的禁帶寬度和晶格常數(shù)可以獨(dú)立調(diào)節(jié)的特性，來(lái)獲得較高的能帶間隙值以及能帶偏移率，從而有效降低電子漏過(guò)率，提高空穴的注入效率。而與GaN晶格完全匹配的四元合金可以極大地降低位錯(cuò)密度和介面極化電場(chǎng)強(qiáng)度，從而提高LED器件的發(fā)光效率和抗靜電能力（ESD良率）等光電性能。
　　(2)利用APSYS軟

3、件，對(duì)具有包括p-InAlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)電子阻擋層在內(nèi)的四種電子阻擋層結(jié)構(gòu)LED器件進(jìn)行了模擬，并分析了不同電子阻擋層對(duì)LED各項(xiàng)光電性能的影響。相比于p-AlGaN或者p-AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)電子阻擋層來(lái)說(shuō)p-InAlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)電子阻擋層能在抑制電子溢流的同時(shí)增強(qiáng)空穴注入效率，從而證明該結(jié)構(gòu)適合作為L(zhǎng)ED器件中的電子阻擋層結(jié)構(gòu)。
　　(3)制備了高Al/In摩爾比的InAlGaN四元合金外延薄膜，

4、并用X光衍射譜(XRD)，掃描電子顯微鏡(SEM)，變溫?zé)晒夤庾V(VTPL)等各種表征方法對(duì)其光學(xué)和結(jié)構(gòu)特性作出了表征。發(fā)現(xiàn)隨著Al/In摩爾比的增加，其XRD搖擺曲線(0002)半高寬降低，說(shuō)明InAlGaN外延層內(nèi)部富In團(tuán)簇增多，晶體質(zhì)量下降。同時(shí)觀察到InAlGaN四元合金薄膜表面存在的V形缺陷，隨著生長(zhǎng)時(shí)反應(yīng)室壓力的降低，其缺陷密度會(huì)減小，缺陷尺寸也會(huì)縮小。而在VTPL測(cè)試中，觀察到峰值能量出現(xiàn)S型漂移（紅移-藍(lán)移-紅移）的現(xiàn)