金属有机物化学气相沉积生长的$lt;i$gt;a$lt;/i$gt;(1120)面GaN三角坑缺陷的消除研究

用金属有机物化学气相沉积方法在r面蓝宝石上生长了非极性a面GaN薄膜,通过采用AlGaN多量子阱插入层,得到了高质量的非极性GaN材料. 用原子力显微镜和高分辨X射线衍射仪研究了a面GaN的表面形貌和结晶质量,发现非极性材料上典型的三角坑缺陷被消除,（1120）面X射线双晶摇摆曲线的半峰宽为680″. 关键词： GaN 原子力显微镜 高分辨X射线衍射仪 非极性     

利用MOCVD在r面蓝宝石上生长的α面GaN中两步AlN缓冲层的优化

采用两步AlN缓冲层(一层低温AlN和一层高温AlN)在r面蓝宝石衬底上生长了非极性的α面GaN,并利用高分辨X射线衍射和光致荧光谱对所生长的材料进行了研究.两步AIN缓冲层在我们之前的工作中已被证明比单步高温AlN或低温GaN缓冲层更有利于减小材料各向异性和提高晶体质量,本文进一步优化了两步AlN缓冲层的结构,并得到...     

利用金属有机物化学气相沉积技术生长的a面GaN表面形貌和位错的研究

采用金属有机物化学气相淀积技术在r面蓝宝石衬底上制备了a面GaN薄膜,用熔融的KOH在400 ℃对样品分别腐蚀1.0,1.5和2.0 min.用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射谱和阴极射线荧光对腐蚀前后的表面形貌进行分析.研究表明,400 ℃下腐蚀1.5 min后出现了长平行四边形的条纹状,这是由于无极化的a面GaN表面极性各向异性,c向与m向上N原子悬挂键密度不同,同时稳定性不同,对OH^-离子的吸附能力不同造成的,其中沿c方向易于腐蚀.同时,a面GaN腐蚀后出现了六角突起.我们认为这与穿透位错有关,而其形貌则与GaN薄膜的位错局部极性有关. 关键词： a面GaN')" href="#">a面GaN 堆垛层错 极性     

N极性GaN薄膜的MOCVD外延生长

采用MOCVD技术在c面蓝宝石衬底上外延制备了N极性GaN薄膜。通过KOH腐蚀的方法判定了GaN外延薄膜的极性。通过X射线双晶衍射(XRD)摇摆曲线和光致荧光(PL)谱测试研究了成核层生长时间对N极性GaN薄膜晶体质量和发光性能的影响。研究结果表明,成核层生长时间为300 s时,N极性GaN薄膜样品的位错密度最低,发光性能最好。采用拉曼(Raman)光谱对样品的应变状态进行了分析。     

利用MOCVD在r面蓝宝石上生长的α面GaN中两步AlN缓冲层的优化

采用两步AlN缓冲层(一层低温AlN和一层高温AlN)在r面蓝宝石衬底上生长了非极性的α面GaN,并利用高分辨X射线衍射和光致荧光谱对所生长的材料进行了研究.两步AIN缓冲层在我们之前的工作中已被证明比单步高温AlN或低温GaN缓冲层更有利于减小材料各向异性和提高晶体质量,本文进一步优化了两步AlN缓冲层的结构,并得到了各向异性更小,晶体质量更好的α面GaN薄膜.分析表明,两步AlN缓冲层中的低温AlN层在减小各向异性中起着关键作用.低温AlN层能抑制了优势方向(c轴)的原子迁移,有利于劣势方向(m轴)的原子迁移,从而减小了Al原子在不同方向迁移能力的差异,并为其后的高温AlN缓冲层和GaN层提供"生长模板",以得到各向异性更小、晶体质量更好的α面GaN材料.     

分子束外延生长的极性与非极性BeZnO薄膜的比较研究

采用分子束外延设备在不同晶面蓝宝石衬底上(c面,a面,r面)生长BeZnO薄膜。使用复合缓冲层生长得到了高质量的BeZnO薄膜,X射线衍射半高宽达到600 arcsec。在c面与a面蓝宝石衬底上生长得到了极性BeZnO薄膜,在r面蓝宝石上生长得到了非极性BeZnO薄膜。共振拉曼光谱测试结果表明薄膜中的Be含量在同一水平。相对于c面与a面蓝宝石上的极性BeZnO薄膜,生长在r面蓝宝石衬底上的非极性BeZnO薄膜具有较大的表面粗糙度以及较大的半高宽,但是其光致发光谱中的紫外发光峰远远强于极性BeZnO薄膜,并且黄绿光发光峰弱于极性BeZnO薄膜。     

用X射线衍射法测定氮化镓马赛克结构中的面内扭转角

Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体材料在发光二极管、激光器和探测器方面有着广泛的应用,采用高分辨X射线衍射来测定用金属有机化学气相沉淀法在蓝宝石衬底上生长的氮化镓外延层马赛克结构的扭转角,分别研究了(0002)、(1013)、(1012)、(1011)、(2021)五个面的X射线摇摆曲线,并且用Pseudo-Voigt方程拟合每一个面的摇摆曲线,我们利用外推法很方便地测得氮化镓外延薄膜的面内扭转角。另外我们采用同步辐射X射线掠入射衍射对样品进行(1100)面反射φ扫描直接测得面内扭转角,对第一种方法进行验证,两种方法测量结果相同。从而提供一种简单、方便的GaN外延层的面内扭转角的测试方法,为深入研究GaN材料奠定良好基础。     

GaN表面极性的光电子衍射研究

利用x射线光电子衍射的极角扫描模式,采集了GaN（0001）表面由(1010)和(1120)晶面产生的光电子衍射实验曲线,并运用光电子衍射的前向聚焦效应确定了GaN(0001)表面是Ga在最外层的极性面.利用与能量有关的光电子衍射即角分辨光电发射精细结构谱技术并结合多重散射团簇模型计算对GaN(0001)表面的极化性质进行了研究,进一步证实了GaN表面是Ga在最外层的极性面. 关键词： GaN 表面极性 光电子衍射     

Mn-Na共掺ZnO非极性薄膜的结构及其光电磁性能研究

非极性方向生长的ZnO基多量子阱消除了量子限域Stark效应, 可以提高光电器件的发光效率. 据此我们采用脉冲激光沉积方法(PLD)在r面蓝宝石衬底上生长了高质量的a面(1120)单一取向非极性Zn(Mn,Na)O薄膜. X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、Hall测试、X射线光电子能谱(XPS)等测试结果表明: 衬底温度和生长气压对Zn(Mn,Na)O薄膜的非极性生长影响很大, 在600℃和0.02 Pa条件下实现了Mn-Na共掺, 得到了高结晶质量并具有良好光电性能的非极性Zn(Mn,Na)O薄膜. 此外, 我们还利用超导量子干涉仪(SQUID)研究了Zn(Mn,Na)O薄膜的生长取向对其室温铁磁性能的影响规律, 并对引起磁性变化的机理进行了讨论.     

基于X射线衍射的GaN薄膜厚度的精确测量

结合Williamson-Hall plot方法和线型分析方法的优点,提出了一种有效分离有限晶粒尺寸和非均匀应力等X射线衍射展宽效应的方法,可以用于GaN外延层厚度等参数的快速精确测量.用该方法对一系列在蓝宝石衬底上生长的厚度在0.7—4.2μm的GaN外延膜进行了测量,并与椭圆偏振光谱法测量结果进行了比较,结果表明其差别<4%,反应了这种方法的准确性. 关键词： GaN薄膜 厚度测量 X射线衍射