MOCVD生长的InGaN合金的性质

对使用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长的典型InGaN样品进行了光致发光(PL)、霍耳(Hall)及扫描电镜(SEM)测量．结果表明:适当的生长温度(750℃)提高了样品中In的含量和PL强度。当Ⅴ/Ⅲ族比率大约5000时,750℃生长的样品背景载流子浓度约为2.21×1018cm-3,In含量约为11.54%．其室温394nm的带边峰,半高宽约为116meV,束缚能约为32.4meV,可能与束缚激子发光相关．该样品禁带宽度随温度变化的温度系数α(dE/dT)约为0.56×10-3eV/K．较高温度(800℃和900℃)生长的样品In含量较低,PL强度较弱,且在样品表面析出了金属In滴．     

生长停顿改善MOCVD生长InGaN/GaN多量子阱的特性

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)生长了InGaN/GaN多量子阱(MQWs)结构,研究了生长停顿对InGaN/GaN MQWs特性的影响.结果表明,采用生长停顿,可以改善MQWs界面质量,提高MQWs的光致发光(PL)与电致发光(EL)强度;但生长停顿的时间过长,阱的厚度会变薄,界面质量变差,不仅In组分变低,富In的发光中心减少,而且会引入杂质,致使EL强度下降.     

高质量立方相InGaN的生长

利用 LP- MOCVD技术在 Ga As( 0 0 1 )衬底上生长了高质量的立方相 In Ga N外延层 .研究了生长速率对 In Ga N质量的影响 ,提出一个简单模型解释了在改变 TEGa流量条件下出现的In组分的变化规律 ,实验结果与模型的一次项拟合结果较为吻合 ,由此推断 ,在现在的生长条件下 ,表面单个 Ga原子作为临界晶核吸附 Ga或 In原子实现生长的模型与实际情况较为接近 .对于晶体质量的变化也给予了说明 .得到的高质量立方相 In Ga N室温下有很强的发光峰 ,光致发光峰半高宽为 1 2 8me V左右 .     

MOCVD生长InGaN合金的表面形貌与光学性质研究

基于X射线衍射和原子力显微分析,研究了MOCVD生长的InGaN合金的表面形貌和光致发光光谱。结果发现本实验所用InGaN合金样品表面形貌呈现类花生状微结构团簇,纳米尺度较小的球状富铟InGaN颗粒附着在较大颗粒上;X射线衍射数据计算得微晶粒度折合当量直径约23nm。原子力显微测量得典型的微结构团簇横向宽度约400nm-900nm,表面粗糙度在所选择的6．430μm区域内方均根值为11．52nm,3．58μm区域内方均根值为8．48nm。在室温下用325nm连续激光激发测得样品的表面发光光谱,结果显示光致发光光谱出现多峰结构,其主要发光峰峰值波长分别位于569nm、532nm和497nm。理论计算分析认为发光光谱多峰结构可能是由于InGaN／GaN异质结构形成的F-P垂直腔中多光束干涉调制效应造成的,同时InGaN合金的尺度和组分涨落导致较宽的发光峰。研究结果对设计GaN基半导体光电子器件具有一定的参考价值。     

高质量立方相InGaN的生长

利用LP-MOCVD技术在GaAs(001)衬底上生长了高质量的立方相InGaN外延层.研究了生长速率对hGaN质量的影响,提出一个简单模型解释了在改变TEGa流量条件下出现的In组分的变化规律,实验结果与模型的一次项拟合结果较为吻合,由此推断,在现在的生长条件下,表面单个Ga原子作为临界晶核吸附Ga或In原子实现生长的模型与实际情况较为接近.对于晶体质量的变化也给予了说明.得到的高质量立方相InGaN室温下有很强的发光峰,光致发光峰半高宽为128meV左右.     

MOCVD生长的InGaN薄膜的离子束背散射沟道及其光致发光

采用 MOCVD技术以 Al2 O3为衬底在 Ga N膜上生长了 In Ga N薄膜 .以卢瑟福背散射 /沟道 (RBS/Channeling)技术和光致发光 (PL )技术对 Inx Ga1 - x N / Ga N / Al2 O3样品进行了测试 ,获得了合金层的组分、厚度、元素随深度分布、结晶品质及发光性能等信息 .研究表明生长温度和 TMIn/ TEGa比对 In Ga N薄膜的 In组分和生长速率影响很大 .在一定范围内 ,降低 TMIn/ TEGa比 ,In Ga N膜的生长速率增大 ,合金的 In组分反而提高 .降低生长温度 ,In Ga N膜的 In组分提高 ,但生长速率基本不变 . In Ga N薄膜的结晶品质随 In组分的增大而显著下降 ,In Ga N薄膜     

MOCVD生长的InGaN薄膜的离子束背散射沟道及其光致发光

采用MOCVD技术以Al2O3为衬底在GaN膜上生长了InGaN薄膜.以卢瑟福背散射/沟道（RBS/Channeling）技术和光致发光（PL）技术对InxGa1-xN/GaN/Al2O3样品进行了测试,获得了合金层的组分、厚度、元素随深度分布、结晶品质及发光性能等信息.研究表明生长温度和TMIn/TEGa比对InGaN薄膜的In组分和生长速率影响很大.在一定范围内,降低TMIn/TEGa比,InGaN膜的生长速率增大,合金的In组分反而提高.降低生长温度,InGaN膜的In组分提高,但生长速率基本不变.InGaN薄膜的结晶品质随In组分的增大而显著下降,InGaN薄膜的In组分由0.04增大到0.26,其最低沟道产额比由4.1%增至51.2%.InGaN薄膜中In原子易处于替位位置,在所测试的In组分范围,In原子的替位率均在98%以上.得到的质量良好的In0.04Ga0.96N薄膜的最低产额为4.1%.研究结果还表明用RBS技术和光致发光技术测定InGaN中In组分的结果相差很大,InGaN的PL谱要受较多因素影响,很难准确测定In组分,而以RBS技术得到的结果是可靠的.     

MOCVD生长的InGaN薄膜中的相分离

利用X射线衍射(XRD)测量用MOCVD生长的InGaN样品,观察到InN相.通过X射线衍射理论,计算得到InN相在InGaN中的含量.通过退火和变化生长条件发现InN相在InGaN薄膜中的含量与生长时N2载气流量、反应室压力和薄膜中存在的应力有关.进一步的分析表明InGaN合金中出现InN相的主要原因是相分离.     

生长温度对MOCVD外延生长InGaN的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法,在GaN/蓝宝石复合衬底上生长了InGaN薄膜,并研究了生长温度对InGaN薄膜的In组分、结晶品质和发光特性的影响.实验中发现随着生长温度的降低,InGaN薄膜中的In组分提高,但结晶品质显著下降.X射线衍射(XRD)联动扫描的结果显示即使在In组分增大至0.57时也没有发现相分离现象,光致发光(PL)谱测量的结果表明InGaN薄膜的PL峰位随着In组分升高而向低能方向移动,半高宽随着In组分增加而增加.     

MOCVD生长的InGaN薄膜中的相分离

利用X射线衍射(XRD)测量用MOCVD生长的In Ga N样品,观察到In N相.通过X射线衍射理论,计算得到In N相在In Ga N中的含量.通过退火和变化生长条件发现In N相在In Ga N薄膜中的含量与生长时N2 载气流量、反应室压力和薄膜中存在的应力有关.进一步的分析表明In Ga N合金中出现In N相的主要原因是相分离.     

InGaN/GaN MQW双波长LED的MOCVD生长

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)系统生长了InGaN/GaN多量子阱双波长发光二极管(LED).发现在20 mA正向注入电流下空穴很难输运过蓝光和绿光量子阱间的垒层,这是混合量子阱有源区获得双波长发光的主要障碍.通过掺入一定量的In来降低蓝光和绿光量子阱之间的垒层的势垒高度,增加注入到离p-GaN层较远的绿光有源区的空穴浓度,从而改变蓝光和绿光发光峰的强度比.研究了蓝光和绿光量子阱间垒层In组分对双波长LED的发光性质的影响.此外,研究了双波长LED发光特性随注入电流的变化.     

MOCVD生长的全组分InGaN材料

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法在C面蓝宝石衬底上制备了全组分InGaN薄膜,通过改变生长温度和In/Ga比例成功调控了InGaN合金组分和带隙宽度。利用不同的物理表征手段系统研究了InGaN薄膜的晶体结构和光电学性质,XRD和Hall等测试结果表明:富Ga的InGaN薄膜具有较好的晶体质量,背景电子浓度基本均比富In的InGaN低一个数量级。同时,结合光致发光谱和光学透射谱研究了InGaN合金带隙随In组分的变化关系。     

铟镓氮薄膜的光电特性

用金属有机物气相外延设备,在氮化镓/蓝宝石复合衬底上快速外延生长铟镓氮薄膜,并对其进行了X射线三晶衍射、光致发光、反射光谱及霍尔测量等实验测试.确定该薄膜为单晶,其中In组分可以从0增加到0.26;在光致激发下发光光谱为单峰,且峰值波长在360～555nm范围内可调;其发光机理被证实为膜内载流子经带隙跃迁而直接复合;并具有很高的电子浓度.但InGaN薄膜的结晶质量却随着In含量的增加而变差.     

Effect of growth pressure on indium incorporation during the growth of InGaN by MOCVD

The effect of the growth pressure on the In incorporation in InGaN thin films, grown by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) have been investigated. The InGaN thin films were grown by varying the growth pressures, while maintaining all other growth parameters constant. Photoluminescence and high resolution x-ray diffraction (XRD) measurements showed that the In incorporation in the InGaN thin film was drastically increased with decreasing growth pressures. XRD analysis also revealed that the In concentration in the films was increased by 7.5% as the growth pressure was decreased from 250 torr to 150 torr. This can be attributed to the enhanced mass transportation of precursor gases through the boundary-layer on the substrate in the MOCVD system.     

多缓冲层对MOCVD生长的GaN性能的影响

采用多低温缓冲层法和高低温联合缓冲层法在 MOCVD系统上生长 Ga N外延膜 .对薄膜进行了 X射线衍射和光致发光谱 (PL)测试 ,(0 0 0 2 ) X射线摇摆曲线和 PL 谱的半高宽与常规的单低温缓冲层法制备的薄膜相比均有不同程度的改善 .实验结果表明改进的缓冲层法能提高 MOCVD生长的氮化镓外延膜晶体质量     

Growth of InGaN HBTs by MOCVD

The design and growth of GaN/InGaN heterojunction bipolar transistors (HBTs) by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) are studied. Atomic-force microscopy (AFM) images of p⁺InGaN base layers (∼100 nm) deposited under various growth conditions indicate that the optimal growth temperature is limited to the range between 810 and 830°C due to a trade-off between surface roughness and indium incorporation. At these temperatures, the growth pressure must be kept above 300 Torr in order to keep surface pit density under control. An InGaN graded-composition emitter is adopted in order to reduce the number of V-shaped defects, which appear at the interface between GaN emitter and InGaN base and render an abrupt emitter-base heterojunction nearly impossible. However, the device performance is severely limited by the high p-type base contact resistance due to surface etching damage, which resulted from the emitter mesa etch.     

利用三步法MOCVD生长器件质量的GaN

在传统的二步MOCVD外延生长的基础上，报道了一种在低压MOCVD中用三步外延生长GaN材料的新方法，它在生长低温缓冲层前，用原子层的方法生长一层高质量的AIN层来减少Al2O3与GaN缓冲层之间的应力以提高缓冲层的质量，从而提高外延层GaN的质量，达到器件制作的要求。