三甲基镓流量对GaN外延层和GaN缓冲层生长的影响

采用金属有机物气相外延法在蓝宝石衬底上生长了以GaN为缓冲层的GaN薄膜.研究了不同三甲基镓流量下所生长缓冲层对GaN外延层质量的影响.对样品采用X线双晶衍射法测试其结晶质量,光致发光法测试其光学特性.实验结果显示高三甲基镓流量下生长的缓冲层可以提高GaN外延层的质量.对缓冲层进行的原子力显微镜测试分析表明不同三甲基镓流量会显著地影响缓冲层的生长模式.根据试验结果构造了一个GaN缓冲层的生长模型.     

采用HfO2/SiO2溶胶-凝胶薄膜制备衍射光栅

采用溶胶-凝胶方法制备了具有光敏性的HfO2/SiO2溶胶-凝胶薄膜,并利用其光敏性制备了衍射光栅.采用XPS分析了薄膜的成份,证实了Hf元素的存在.并用椭偏仪测试了薄膜的折射率,结果证实了HfO2的加入确实提高了体系的折射率.利用其光敏性,采用X射线作曝光光源通过掩模进行曝光,利用曝光部分与未曝光部分的溶解度差,在薄膜上制备了高为0.8 μm、周期为1 μm的衍射光栅.     

SiC/AlN上外延GaN薄膜的黄带发光与晶体缺陷的关系

利用室温光致发光(PL)技术研究了在6HSiC(0001)上用金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)外延生长的GaN薄膜“黄带”发光(YL)特点,与扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)技术得到的GaN薄膜的表面形貌质量和内部结晶质量的结果相对照,表明“YL”发光强度与GaN薄膜的扩展缺陷多少直接相对应通过二次离子质谱(SIMS)技术获取的GaN薄膜中Ga元素深度分布揭示出镓空位(V_Ga)最可能是“YL”发光的微观来源分析认为,虽然宏观扩展缺陷(丝状缺陷、螺形位错等)和微观点缺陷V_Ga及其与杂质的络合物(complexes)都表现出与“YL”发射密切相关,但V_Ga及其与杂质的络合物更可能是“YL”发射的根本微观来源室温下获得的样品“YL”发射强度和光谱精细结构可用于分析GaN薄膜缺陷和晶体质量.     

石英衬底上GaN薄膜沉积及其光学性能的研究

GaN薄膜材料广泛应用于发光二极管(LED),激光二极管(LD)等光电器件。但是GaN基器件的制备与应用以及器件推广很大一部分取决于其器件的价格,常用的方式是在单晶蓝宝石衬底上沉积制备GaN薄膜样品,单晶蓝宝石衬底晶向择优,可以制备出高质量的GaN薄膜样品,但是单晶蓝宝石衬底价格昂贵,一定程度上限制了其GaN基器件推广使用。如何在廉价衬底上直接沉积高质量的GaN薄膜,满足器件的要求成为研究热点。石英玻璃价格廉价,但是属于非晶体,没有择优晶向取向,很难制备出高质量薄膜样品。本研究采用等离子体增强金属有机物化学气相沉积系统在非晶普通石英衬底上改变氮气反应源流量低温制备GaN薄膜材料。制备之后采用反射高能电子衍射谱、X射线衍射光谱、室温透射光谱和光致光谱对制备的薄膜进行系统的测试分析。其结果表明：在氮气流量适当的沉积参数条件下,所制备的薄膜具有高C轴的择优取向,良好的结晶质量以及优异的光学性能。     

AlN缓冲层对Si基GaN外延薄膜性质的影响

采用金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）方法制备了不同AlN缓冲层厚度的GaN样品,研究了AlN缓冲层厚度对GaN外延层的应力、表面形貌和晶体质量的影响。研究结果表明：厚度为15 nm的AlN缓冲层不仅可以有效抑制Si扩散,而且还给GaN外延层提供了一个较大的压应力,避免GaN薄膜出现裂纹。在该厚度AlN缓冲层上制备的GaN薄膜表面光亮、无裂纹,受到的张应力为0.3 GPa,（0002）和（1012）面的高分辨X射线衍射摇摆曲线峰值半高宽分别为536 arcsec和594 arcsec,原子力显微镜测试得到表面粗糙度为0.2 nm。     

溶胶-凝胶法制备Li-N双掺p型ZnO薄膜的结构、光学和电学性能

采用溶胶-凝胶法在n型Si(100)衬底上沉积Li-N双掺杂ZnO薄膜,经X射线衍射和扫描电镜图片分析,所制备薄膜具有多晶纤锌矿结构和高的c轴择优取向.室温下霍尔效应测试结果显示Li-N双掺杂ZnO薄膜具有p型导电特性.在Li掺杂量为15.0at%,Li/N（摩尔比）为1∶1,700℃退火等优化条件下得到的最佳电学性能结果是：电阻率为0.34 Ω·cm,霍尔迁移率为16.43 cm²/V·s,载流子浓度为2.79×10¹⁹ cm^{-3关键词： Li-N双掺 p型ZnO薄膜 溶胶-凝胶 性能}     

高温预生长对图形化蓝宝石衬底GaN薄膜质量的提高

在图形化蓝宝石衬底生长低温缓冲层之前,通入少量三甲基镓（TMGa）和大量氨气进行短时间的高温预生长,通过改变TMGa流量制备了4个蓝光LED样品。MOCVD外延生长时使用激光干涉仪实时监测薄膜反射率,外延片使用高分辨率X射线衍射（002）面和（102）面摇摆曲线估算位错密度,并使用光致发光谱表征发光性能,制备成芯片后测试了正向电压和输出光功率。结果表明,高温预生长可促进薄膜的横向外延,使得三维岛状GaN晶粒在较小的薄膜厚度内实现岛间合并,有利于降低位错密度,提高外延薄膜质量,LED芯片的输出光功率的增强幅度达29.1%,而电学性能无恶化迹象;但高温预生长工艺中TMGa的流量应适当控制,过量的TMGa导致GaN晶粒过大,将延长岛间合并时间,降低晶体质量。     

Si(111)衬底上GaN的MOCVD生长

利用LP-MOCVD在Si（111）衬底上,以高温AIN为缓冲层,分别用低温GaN（LT-GaN）和偏离化学计量比富Ga高温GaN（HT-GaN）为过渡层外延生长六方相GaN薄膜。采用高分辨率双晶X射线衍射（DCXRD）,扫描电子显微镜（SEM）,原子力显微镜（AFM）和室温光致荧光光谱（RT-PL）进行分析。结果表明,有偏离化学计量比富Ga HT-GaN为过渡层生长的GaN薄膜质量和光致荧光特性均明显优于以LT-GaN为过渡层生长的GaN薄膜,得到GaN（0002）和（1012）的DCXRD峰,其半峰全宽（FWHM）分别为698s和842s,室温下的光致荧光光谱在361nm处有一个很强的发光峰,其半峰全宽为44．3meV。     

多层纳米AlGaN薄膜制备及其场发射性能

本文采用激光脉冲沉积系统在SiC基底上制备了GaN/AlN/GaN多层纳米结构薄膜,探索了多层纳米薄膜量子结构增强场发射性能.X射线衍射和扫描电子显微镜结果表明,已成功制备出了界面清晰、结晶良好的GaN/AlN/GaN多层纳米薄膜.场发射测试结果表明:多层纳米薄膜结构相对于GaN和AlN单层纳米薄膜,其场发射性能得到显著提升.其开启电场低至0.93V/μm,电流密度在5.5V/μm时已经能够达到30mA/cm~2.随后进一步分析了纳米结构增强场发射机理,电子在GaN/AlN/GaN多层纳米薄膜结构中的量子阱中积累使其表面势垒高度显著下降,并通过共振隧穿效应进一步提高电子的透过概率,从而使场发射性能极大提高.研究结果将为应用于高性能场发射器件的纳米薄膜材料的制备提供一种好的技术方案.     

溅射制备非晶氮化镓薄膜的光学性能

采用直流磁控溅射方法在不同的氩气-氮气（Ar-N₂）气氛中制备了非晶氮化镓（a-GaN）薄膜. X射线衍射分析（XRD）和拉曼光谱（Raman）表明薄膜具有非晶结构. 通过椭偏光谱（SE）得到薄膜的折射率和厚度都随着氩气分量的增多而增大. 紫外—可见光谱（UV-Vis）的测量得到,当氩气分量R,即Ar/（Ar+N₂）,为0%时,薄膜的光学带隙为3.90eV,比晶体GaN （c-GaN） 的较大,这主要是由非晶结构中原子无序性造成的;而当R关键词： 非晶氮化镓 溅射 光学带隙 带尾态     

GaN films deposited by middle-frequency magnetron sputtering

GaN films were deposited on Si (111) substrates by middle-frequency magnetron sputtering. X-ray diffraction revealed preferential GaN (0 0 0 2) orientation normal to the substrate surface for all the films deposited. The diffraction intensity and N contents were found to depend strongly on the total gas pressure. Good quality films were only obtained at pressures in the range of 0.4-1.0 Pa. Little diffraction of GaN (0 0 0 2) could be observed either at total pressures below 0.4 Pa or above 1.0 Pa. The GaN films produced under the optimized conditions have an N:Ga ratio of 1:1 as determined by energy-dispersive X-ray spectroscopy.     

高温高压固态复分解反应法生长氮化镓的应变性质研究

本文采用高温高压下固态复分解反应法生长氮化镓.用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、激光拉曼光谱仪对其进行分析,结果表明生成了六角纤锌矿结构的氮化镓晶体.该样品在宏观上受到了张应力的作用,退火后,宏观的应变状态由张应变向压应变转变;晶体微观应力减小,晶粒尺寸变大,晶体质量变好.     

Surface and interface studies of GaN epitaxy on Si(111) via buffer layers

Gallium nitride films, epitaxially grown on Si(111) via a lattice-matched ZrB(2) buffer layer by plasma-assisted molecular beam epitaxy, have been studied in situ by noncontact atomic force microscopy and also in real time by reflection high-energy electron diffraction. The grown films were determined to be always N-polar. First-principles theoretical calculations modeling the interface structure between GaN(0001) and ZrB(2)(0001) clarify the origin of the N polarity.     

Synthesis and field emission properties of GaN nanowires

Gallium nitride (GaN) nanowires grown on nickel-coated n-type Si (1 0 0) substrates have been synthesized using chemical vapor deposition (CVD), and the field emission properties of GaN nanowires have been studied. The results show that (1) the grown GaN nanowires, which have diameters in the range of 50-100 nm and lengths of several micrometers, are uniformly distributed on Si substrates. The characteristics of the grown GaN nanowires have been investigated using X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM), and through these investigations it was found that the GaN nanowires are of a good crystalline quality (2) When the emission current density is 100 μA/cm², the necessary electric field is an open electric field of around 9.1 V/μm (at room temperature). The field enhancement factor is ∼730. The field emission properties of GaN nanowires films are related both to the surface roughness and the density of the nanowires in the film.     

蓝宝石表面处理对氮化镓薄膜的影响

采用化学方法腐蚀c-面蓝宝石衬底，以形成一定的图案；利用LP-MOCVD在经过不同腐蚀时间的蓝宝石衬底上外延生长GaN薄膜。采用高分辨率双晶X射线衍射（DCXRD）、三维视频光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）进行分析。结果表明，对蓝宝石衬底腐蚀50min情况下，外延生长的GaN薄膜晶体质量最优，其（0002）面上的XRD 半峰全宽为202.68arcsec，（10-12）面上的XRD 半峰全宽为300.24arcsec；其均方根粗糙度（RMS）为0.184nm。     

SiNx插入层的生长位置对GaN外延薄膜性质的影响

系统研究了纳米量级的多孔 SiNx插入层生长位置对高质量GaN外延薄膜性质的影响.高分辨X射线衍射测量结果表明:SiNx插入层生长在CaN粗糙层上能够得到最好的晶体质量.利用测量结果分别计算出了螺位错和刃位错的密度.此外,GaN薄膜的光学、电学性质分别用Raman散射能谱、低温光致发光能谱和霍尔测量的方法进行了表征.实...     

GaAs(001)衬底上分子束外延生长立方和六方GaN薄膜

采用分子束外延方法在GaAs(001)衬底上生长出了03微米厚的GaN薄膜,X射线双晶衍射和室温光荧光测试结果表明,采用GaAs氮化表面作为成核层可获得高纯度立方GaN薄膜而采用AlAs氮化表面作为成核层可获得高纯度六方GaN薄膜.这一研究结果表明在GaAs衬底上生长GaN薄膜的相结构可以通过选择不同的成核层来控制. 关键词：     

Effect of thickness on the microstructure of GaN films on Al2O3 (0001) by laser molecular beam epitaxy

Heteroepitaxial GaN films are grown on sapphire (0001) substrates using laser molecular beam epitaxy. The growth processes are in-situ monitored by reflection high energy electron diffraction. It is revealed that the growth mode of GaN transformed from three-dimensional (3D) island mode to two-dimensional (2D) layer-by-layer mode with the increase of thickness. This paper investigates the interfacial strain relaxation of GaN films by analysing their diffraction patterns. Calculation shows that the strain is completely relaxed when the thickness reaches 15 nm. The surface morphology evolution indicates that island merging and reduction of the island-edge barrier provide an effective way to make GaN films follow a 2D layer-by-layer growth mode. The 110-nm GaN films with a 2D growth mode have smooth regular hexagonal shapes. The X-ray diffraction indicates that thickness has a significant effect on the crystallized quality of GaN thin films.     

一种外延生长高质量GaN薄膜的新方法

采用化学方法腐蚀c-面蓝宝石衬底，以形成一定的图案；利用LP-MOCVD在经过表面处理的蓝宝石衬底上以及常规c-面蓝宝石衬底上外延生长GaN薄膜.采用高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)、三维视频光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)进行分析，结果表明，在经过表面处理形成一定图案的蓝宝石衬底上外延生长的GaN薄膜明显优于在常规蓝宝石衬底上外延生长的GaN薄膜，其(0002)面上的XRD FWHM为208.80弧秒，(1012)面上的为320.76弧秒.同时，此方法也克服了传统 关键词： 表面处理 MOCVD 横向外延生长 GaN薄膜     

GaN缓冲层对直流反应磁控溅射AlN薄膜的影响(英文)

通过直流磁控反应溅射制备了氮化铝(AlN)薄膜,研究了沉积条件与氮化镓(GaN)缓冲层对薄膜质量的影响。利用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了AlN薄膜的晶体结构和表面形貌。XRD研究结果表明,低工作压强、短靶距和适当的氮气偏压有利于(002)择优取向的AlN薄膜沉积。随着沉积时间的增加,沉积在50 nm厚的GaN缓冲层上的AlN薄膜的(002)面的衍射峰的半高宽急剧减小,而沉积在1μm厚的GaN薄膜上的AlN薄膜的(002)面的衍射峰的半高宽几乎不变。SEM测试结果表明:在沉积的初期,沉积在1μm厚的GaN薄膜上的AlN薄膜的(002)面的晶粒大小分布比沉积在50 nm厚的GaN缓冲层上的AlN薄膜的均匀,而随着沉积时间的增加,它们的晶粒大小分布几乎趋向一致。