硅衬底GaN基LED薄膜芯片的应力调制

将Si衬底GaN基LED外延薄膜经晶圆键合、去硅衬底等工艺制作成垂直结构GaN基LED薄膜芯片,并对其进行不同温度的连续退火,通过高分辨X射线衍射(HRXRD)研究了连续退火过程中GaN薄膜芯片的应力变化。研究发现:垂直结构LED薄膜芯片在160~180℃下退火应力释放明显,200℃时应力释放充分,GaN的晶格常数接近标准值。继续升温应力不再发生明显变化,GaN薄膜的晶格常数只在标准晶格常数值附近波动。扫描电子显微镜给出的bonding层中Ag-In合金情况很好地解释了薄膜芯片应力的变化。     

硅衬底氮化镓基LED薄膜转移至柔性黏结层基板后其应力及发光性能变化的研究

本文将硅(Si)衬底上外延生长的氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)薄膜转移至含有柔性黏结层的基板上, 获得了不受衬底和支撑基板束缚的LED薄膜. 利用高分辨率X射线衍射仪(HRXRD)研究了薄膜转移前后的应力变化, 同时对其光致发光(PL)光谱的特性进行了研究. 结果表明: 硅衬底GaN基LED薄膜转移至柔性基板后, GaN受到的应力会由转移前巨大的张应力变为转移后微小的压应力, InGaN/GaN量子阱受到的压应力则增大; 尽管LED薄膜室温无损转移至柔性基板其InGaN阱层的In组分不会改变, 然而按照HRXRD倒易空间图谱通用计算方法会得出平均铟组发生了变化; GaN基LED薄膜从外延片转移至柔性基板时其PL谱会发生明显红移.     

GaN的补偿度与离子束沟道最小产额比的关系的研究

用ＲＢＳ／沟道技术对ＭＯＣＶＤ生长的未故意掺杂的ＧａＮ的结构性能进行了测试，同时用霍耳方法测试了样品的电学性能。结果表明：ＧａＮ薄膜的背散射沟道说与随机谱之比Ｘｍｉｎ和其补偿度存在一定的依赖关系。补偿度小的样品，其Ｘｍｉｎ小；随着样品补偿度的增大，Ｘｍｉｎ也逐渐增大；但它们之间的知系变化是非线性的。对这些结果给予了一定的解释。     

AlN插入层对硅衬底GaN薄膜生长的影响

利用金属有机化合物气相外延沉积技术在2inch(5.08cm)Si(111)图形衬底上生长了GaN外延薄膜,在Al组分渐变AlGaN缓冲层与GaN成核层之间引入了AlN插入层,研究了AlN插入层对GaN薄膜生长的影响。结果表明,随着AlN插入层厚度的增加,GaN外延膜(002)面与(102)面X射线衍射摇摆曲线半峰全宽明显变小,晶体质量变好,同时外延膜在放置过程中所产生的裂纹密度逐渐减小直至不产生裂纹。原因在于AlN插入层的厚度对GaN成核层的生长模式有明显影响,较厚的AlN插入层使GaN成核层倾向于岛状生长,造成后续生长的nGaN外延膜具有更多的侧向外延成分,从而降低了GaN外延膜中的位错密度,减少了GaN外延膜中的残余张应力。同时还提出了一种利用荧光显微镜观察黄带发光形貌来表征GaN成核层形貌和生长模式的新方法。     

MOCVD生长的GaN单晶膜透射光谱研究

采用MOCVD技术在Al2O3(0001)衬底上生长了GaN薄膜，使用透射光谱、光致发光光谱和X射线双晶衍射三种技术测试了五类GaN薄膜样品，实验结果表明：GaN薄膜透射谱反映出的GaN质量与X射线双晶衍射测量的结果一致，即透射率越大，半高宽越小，结晶质量越好；而X射线双晶衍射峰半高宽最小的样品，其PL谱的带边峰却很弱，这说明PL谱反映样品的光学性能与X射线双晶衍射获得的结晶质量不存在简单的对应关系，同时还报导了一种特殊工艺生长的高阻GaN样品的RBS／沟道结果。     

MOCVD生长的未掺杂GaN的结晶特性与补偿度关系的研究

对本实验室用ＭＯＣＶＤ方法生长的未故意掺杂的ＧａＮ单晶膜进行了结晶性能、电学性能研究。结果表明,室温时ＧａＮ的Ｘ射线双晶衍射半高宽与其补偿度有较强的依赖关系。高补偿的ＧａＮ的Ｘ射线双晶衍射半高宽较宽。低补偿的ＧａＮ的Ｘ射线双晶衍射半高宽较窄。     

硅衬底垂直结构InGaAlN多量子阱发光二极管电致发光谱的干涉现象研究

测试了硅衬底垂直结构芯片在不同空间角度上的电致发光(EL)谱.指出硅衬底垂直结构InGaAlN多量子阱发光二极管的EL谱中多个峰型来源于干涉现象，而不是来自于多个阱层的发光.干涉峰的疏密反映p型层厚度的一致性，干涉现象的强弱反映p型欧姆接触层反光能力的强弱.芯片法线方向附近发光最强干涉现象最明显，芯片侧边的发光几乎没有干涉现象且发光强度最弱. 关键词： InGaAlN 发光二极管 垂直结构 电致发光     

气流混合对生长GaN∶Si膜性能影响的研究

用金属有机化学气相沉积技术在三种不同型号的反应管中生长了GaN∶Si膜。通过对样品的光电及结晶性能的分析 ,研究了气流混合时间不同对GaN∶Si膜性质的影响。结果表明 :合理的Ⅲ、Ⅴ族气流混合对提高GaN∶Si膜的光电及结晶性能很重要。Ⅲ、Ⅴ族气流混合太早 ,气流混合时间长 ,GaN∶Si膜的黄带与带边发射强度之比较大 ,X射线双晶衍射半高宽较宽 ;Ⅲ、Ⅴ族气流混合太晚 ,尽管可减少预反应 ,但气流混合不均匀 ,致使GaN∶Si膜的发光性能及结晶性能变差。使用Ⅲ、Ⅴ族气流混合适中的反应管B生长 ,获得了光电及结晶性能良好的GaN∶Si单晶膜。     

MOCVD生长GaN:Si单晶膜的研究

获得高质量的ｎ型ＧａＮ单晶膜是制作ＧａＮ基光电子器件的关键之一。采用立式ＭＯＣＶＤ系统生长ＧａＮ：Ｓｉ单晶膜,通过优化生长工艺,获得了电子载流于浓度高达２ ×１０１９ｃｍ－３,迁移率达１２０ｃｍ２／Ｖ·ｓ的ｎ型ＧａＮ：Ｓｉ单晶膜;并有效地抑制了ＧａＮ中由深能级引起的黄带发射,大大提高带边发光强度。研究结果还表明：随着Ｓ掺杂量的增大,ＧａＮ：Ｓｉ单晶膜的电子载流于浓度增加,迁移率下降,Ｘ光双晶衍射峰半高宽增大。首次报道了随掺Ｓ量增大,ＧａＮ：Ｓｉ单晶膜的生长速率显著下降的现象。     

MOCVD生长的GaN单晶膜的蓝带发光研究

对实验室用ＭＯＣＶＤ方法生长的未掺杂ＧａＮ单晶膜的发光性能进行了研究。结果表明：在室温时未掺杂ＧａＮ单晶出现的能量为２．９ｅＶ左右蓝带发光与被偿度有较强的依赖关系。高补偿ＧａＮ的蓝带发射强,低补偿ＧａＮ的蓝带发射弱。对蓝带发光机理进行了探讨,认为蓝 导带电子过至受主能级的发光（ｅＡ发光）。观察到降低ＧａＮ补偿度能提高ＧａＮ带边发射强度。