碳硅共掺杂p型AlN的光电性能研究

在SiC衬底上生长了碳硅共掺杂p型AlN晶体,通过X射线衍射、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光(PL)光谱、霍尔测试对碳硅共掺杂p型AlN晶体的结构、光学及电学性能进行了综合研究。通过XPS测试分析(尤其是对样品中Si 2p和C 1s的XPS谱分析)发现,样品中C替代N成为受主,而Si替代Al成为施主。样品的PL谱主要包括两个特征发射峰,分别来自于C、Si在AlN中形成的复合物V N-C N和C N-Si Al。     

Li-O共掺杂AlN晶体的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理全势线性缀加平面波法,研究了Li-O共掺杂纤锌矿AlN体系的品格结构、电子态密度、能带结构和光学性质,较详细地分析了O对Li掺杂AlN晶体p型特性的影响.结果表明:Li-O共掺杂会导致AlN晶格收缩和禁带宽度减小;与Li单掺杂相比,O杂质的加入使得价带顶部的态密度峰值减小且局域化加强,降低了Li在AlN晶体中的受主特性.相较于未掺杂时的情况,Li-O共掺杂AlN的介电函数虚部谱只保留了位于7.5 eV处的主峰,谱线也变得更加平缓,而材料的吸收区范围未受到影响.Li-O共掺杂后的AlN材料依然能很好地工作在紫外光区域.     

升华法生长氮化铝晶体的热场分析

本文使用有限元法模拟氮化铝晶体生长系统的温度场,分析了坩埚的位置、感应线圈的匝间距以及原料与晶体之间的距离对温度场分布的影响.结果表明:坩埚位置主要影响系统中最高温度的位置及温度梯度的大小原料与结晶体之间的距离仅对温度梯度有影响;感应线圈的匝间距则影响加热效率的高低.通过合理优化以上三个条件,可以获得适宜于高品质氮化铝晶体快速制备的理想热场.     

升华法制备m面非极性-AlN单晶体的研究

AlN晶体在c轴方向具有很强的自发和压电极化效应,影响了其器件的性能.生长高质量的非极性面AlN晶体材料是解决该问题的有效途径.本研究结合AlN晶体沿c轴择优生长的特点,使用自行设计的双区电阻加热生长装置,升华制备出尺寸为厘米级m面非极性AlN单晶体,并利用X射线衍射和能谱对样品进行测试分析.实验结果表明AlN单晶体的方向为(100),铝和氮原子比例为50.3;和49.7;,接近理想比例1∶1.最后,对m面非极性AlN单晶体的形成机理进行探讨.