GaN薄膜的微区Raman散射光谱

报道了低压 MOCVD生长的同一 Ga N薄膜不同位置的微区 Raman散射光谱 .观测到了微区结构不完整对 Raman谱的影响 .通过 X射线衍射分析 ,证实了该样品晶体质量是不均匀的 ,而且微结构缺陷的存在是导致回摆曲线展宽的主要原因 .结合 Hall测量结果 ,对 Ga N薄膜的 Al( L O)模式的移动进行了电声子相互作用分析 ,认为 A1 ( LO)模式的移动可能与电声子相互作用无关 ,而是受内部应力分布不均匀的影响所致 .     

MOCVD生长GaN和GaN∶Mg薄膜的对比研究

对在SiC衬底上采用MOCVD方法制备的GaN和GaN :Mg薄膜进行X射线衍射 (XRD)、扫描电镜 (SEM)和拉曼散射光谱的对比研究发现 :两种样品均处于张力作用之下 ,但是GaN∶Mg样品却由于Mg的掺杂会在样品中引入更多的缺陷和位错加剧薄膜的无序化程度 ,致使薄膜质量变差 ;其次因为Mg原子半径比Ga原子半径大 ,所以当Mg替代Ga以后会引发压力应力 ,从而使薄膜张力减小 ,最后通过计算说明对于GaN :Mg样品而言 ,除了载流子以外 ,薄膜质量同样也会对A1(LO)模式产生影     

Temperature Dependent Raman Scattering of Phonon Modes and Defect Modes in GaN and p-Type GaN Films

Raman spectra of undoped GaN and Mg-doped GaN films grown by metal-organic chemical-vapor deposition on sapphire are investigated between 78 and 573K.A peak at 247cm－1 is observed in both Raman spectra of GaN and Mg-doped GaN.It is suggested that the defect-induced scattering is origin of the mode.The electronic Raman scattering mechanism and Mgrelated local vibrational mode are excluded.Furthermore,the differences of E2 and A1(LO) modes in two samples are also discussed.The stress relaxation is observed in Mg-doped GaN.     

r面蓝宝石衬底上采用两步AlN缓冲层法外延生长a面GaN薄膜及应力研究

采用MOCVD技术在r面蓝宝石衬底上采用两步AlN缓冲层法外延制备了a面GaN薄膜.利用高分辨X射线衍射技术和Raman散射技术分析了样品的质量以及外延膜中的残余应力.实验结果表明:样品的(1120)面的X射线双晶摇摆曲线的半峰宽仅为0.193°,Raman光谱中E2高频模的半峰宽仅为3.9cm-1,这些说明a面GaN薄膜具有较好的晶体质量;X射线研究结果表明样品与衬底的位相关系为:[11(2)0]GaN ||[1(1)02]sapphire,[0001]Gan||[(11)01]sapphire和[(11)00]GaN[11(2)0]sapphire;高分辨X射线和Raman散射谱的残余应力研究表明,采用两步AlN缓冲层法制备的a面GaN薄膜在平面内的残余应力大小与用低温GaN缓冲层法制备的a面GaN薄膜不同,我们认为这是由引入AlN带来的晶格失配和热失配的变化引起的.     

r面蓝宝石衬底上采用两步AlN缓冲层法外延生长a面GaN薄膜及应力研究

采用MOCVD技术在r面蓝宝石衬底上采用两步AlN缓冲层法外延制备了a面GaN薄膜.利用高分辨X射线衍射技术和Raman散射技术分析了样品的质量以及外延膜中的残余应力.实验结果表明:样品的(1120)面的X射线双晶摇摆曲线的半峰宽仅为0.193°,Raman光谱中E2高频模的半峰宽仅为3.9cm-1,这些说明a面GaN薄膜具有较好的晶体质量;X射线研究结果表明样品与衬底的位相关系为:[11(2)0]GaN ||[1(1)02]sapphire,[0001]Gan||[(11)01]sapphire和[(11)00]GaN[11(2)0]sapphire;高分辨X射线和Raman散射谱的残余应力研究表明,采用两步AlN缓冲层法制备的a面GaN薄膜在平面内的残余应力大小与用低温GaN缓冲层法制备的a面GaN薄膜不同,我们认为这是由引入AlN带来的晶格失配和热失配的变化引起的.     

MOCVD生长的GaN薄膜中缺陷团引起的X射线漫散射研究

采用高分辨X射线衍射对在蓝宝石(0001)面生长的GaN外延膜的漫散射进行了研究.结果表明,GaN薄膜中存在缺陷团,其浓度随着穿透位错密度的增加而增加,其平均半径呈相反趋势.基于位错是点缺陷的聚集区,缺陷团优先在位错附近形成的效应对结果进行了解释.同时发现电子迁移率随缺陷团浓度的增加而减少.     

MOCVD生长GaN和GaN：Mg薄膜的对比研究

对在SiC衬底上采用MOCVD方法制备的GaN和GaN：Mg薄膜进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和拉曼散射光谱的对比研究发现：两种样品均处于张力作用之下，但是GaN：Mg样品却由于Mg的掺杂会在样品中引入更多的缺陷和位错加剧薄膜的无序化程度，致使薄膜质量变差；其次因为Mg原子半径比Ga原子半径大，所以当Mg替代Ga以后会引发压力应力，从而使薄膜张力减小，最后通过计算说明对于GaN：Mg样品而言，除了载流子以外，薄膜质量同样也会对A1(LO)模式产生影响．     

GaN的RBS/沟道、X射线双晶衍射和光致发光谱

采用卢瑟福背散射及沟道效应、X射线双晶衍射和光致发光谱三种技术对两类未故意掺杂的MOVPE生长的GaN样品进行综合测试.它们在表征GaN单晶膜质量方面结果一致     

GaN:Si薄膜的结构和应力特性研究

对掺杂浓度为1017～1019cm-3的GaN:Si样品进行高精度X射线衍射和拉曼散射光谱的研究发现:随着Si掺杂浓度的增加,GaN晶粒尺寸逐渐减小,引发更多的螺位错和混合位错致使摇摆曲线的半高宽有所增加,同时薄膜中的剩余应力也逐渐减小。当掺杂浓度高于2.74×1018cm-3时,薄膜从压力状态转变为张力状态。     

MOCVD生长的GaN 薄膜中缺陷团引起的X射线漫散射研究

采用高分辨X射线衍射对在蓝宝石(0001)面生长的GaN外延膜的漫散射进行了研究.结果表明,GaN薄膜中存在缺陷团,其浓度随着穿透位错密度的增加而增加,其平均半径呈相反趋势.基于位错是点缺陷的聚集区,缺陷团优先在位错附近形成的效应对结果进行了解释.同时发现电子迁移率随缺陷团浓度的增加而减少.     

纳米硅薄膜的Raman光谱

通过等离子增强化学气相沉积法 ,制备了本征和掺磷的氢化纳米硅薄膜 (nc- Si:H) ,研究了晶粒尺寸和掺杂浓度对纳米硅薄膜喇曼谱的影响 .结果表明晶粒变小和掺杂浓度增加都使纳米晶粒的 TO模峰位逐渐偏离声子限制模型的计算值 .X射线衍射和高分辨电镜像的结果表明晶粒变小导致硅晶粒应力增加 ,而掺杂使晶粒内部杂质和缺陷增多 ,这些因素破坏了晶粒内晶格的平移对称性 ,进一步减小声子的平均自由程 ,导致实验值偏离理论计算值 .晶格平移对称性的破缺还体现在 ,随晶粒尺寸减小或掺杂浓度增加 ,喇曼谱中 TA、LA振动模的相对散射强度增加 .     

纳米硅薄膜的Raman光谱

通过等离子增强化学气相沉积法,制备了本征和掺磷的氢化纳米硅薄膜(nc-Si:H),研究了晶粒尺寸和掺杂浓度对纳米硅薄膜喇曼谱的影响.结果表明晶粒变小和掺杂浓度增加都使纳米晶粒的TO模峰位逐渐偏离声子限制模型的计算值.X射线衍射和高分辨电镜像的结果表明晶粒变小导致硅晶粒应力增加,而掺杂使晶粒内部杂质和缺陷增多,这些因素破坏了晶粒内晶格的平移对称性,进一步减小声子的平均自由程,导致实验值偏离理论计算值.晶格平移对称性的破缺还体现在,随晶粒尺寸减小或掺杂浓度增加,喇曼谱中TA、LA振动模的相对散射强度增加.     

GaN薄膜发光特性的研究

通过扫描电子显微镜和室温光荧光谱仪研究了生长气氛、缓冲层厚度、掺杂浓度不同对GaN薄膜发光特性的影响。实验证明,缓冲层可以较好地改善外延膜的结构和表面形貌。n型GaN薄膜的光荧光谱图显示,主峰的积分强度随着掺硅浓度的增高而增高,黄带峰的发光强度反而下降。     

Stress-strain Analysis of p-type GaN Films Material

The crystal quality of p-GaN film depends on the stress-strain during the process of material growth at a certain extent. A smooth high-quality GaN epitaxial layer was grown on sapphire substrate using standard low-temperature（LT） buffer layer by MOCVD. And by testing analysis of correlative experiments, we found that the stress-strain of p-type GaN could be changed by annealing, enhancing the crystal quality.     

Optical Properties of Nanocrystalline GaN Films Prepared by Annealing Amorphous GaN in Ammonia

Nanocrystalline GaN films were prepared by thermal treatment of amorphous GaN films under flowing NH₃ at a temperature of 600°C to 950°C for 1 h to 2 h. X-ray diffraction and field-emission scanning electron microscopy confirmed the formation of high-crystal-quality hexagonal GaN films with preferential (002) orientation. The photoluminescence spectrum showed a sharp peak near the band gap emission located at 368 nm and a broad blue peak centered at 430 nm. Five first-order Raman modes near ∼143 cm⁻¹, 535 cm⁻¹, 555 cm⁻¹, 568 cm⁻¹, and 731 cm⁻¹ with two new additional Raman peaks at 257 cm⁻¹ and 423 cm⁻¹ were observed. The origin of these new Raman peaks is discussed briefly.     

非晶GaN薄膜的空间电荷限制电流特性

采用直流磁控溅射技术制备了Si衬底上的非晶GaN薄膜.GaN肖特基二极管伏安曲线不能简单地用包含串联电阻和复合电流效应的热电子发射理论来解释,其他电流输运机制(空间电荷限制电流)起主要作用.分析数据得到平衡时的电子浓度为1.1×104cm-3和位于Ec-0.363eV的陷阱能级.测量空间电荷限制电流可以用来研究宽带隙化合物非晶半导体GaN的深能级性质.     

非晶GaN薄膜的空间电荷限制电流特性

采用直流磁控溅射技术制备了Si衬底上的非晶GaN薄膜.GaN肖特基二极管伏安曲线不能简单地用包含串联电阻和复合电流效应的热电子发射理论来解释,其他电流输运机制(空间电荷限制电流)起主要作用.分析数据得到平衡时的电子浓度为1.1×104cm-3和位于Ec-0.363eV的陷阱能级.测量空间电荷限制电流可以用来研究宽带隙化合物非晶半导体GaN的深能级性质.     

对GaN薄膜不同腐蚀方法的腐蚀坑的研究

用ThomasSwan公司的MOCVD系统在蓝宝石(0001)面上生长了高质量的GaN薄膜.采用多种化学腐蚀方法,如熔融KOH,H3PO4与H2SO4混合酸和HCl气相腐蚀法,利用SEM及TEM技术对GaN薄膜中的位错进行了研究.SEM显示在GaN薄膜相同位置处,不同腐蚀法所得的腐蚀坑的形态和密度有明显差别.结果表明HCl气相腐蚀可以显示纯螺位错、纯刃位错和混合位错;H3PO4与H2SO4混合酸腐蚀可以显示纯螺位错和混合位错;而熔融KOH腐蚀仅能显示纯螺位错     

非晶GaN薄膜的空间电荷限制电流特性

采用直流磁控溅射技术制备了Si衬底上的非晶GaN薄膜. GaN肖特基二极管伏安曲线不能简单地用包含串联电阻和复合电流效应的热电子发射理论来解释，其他电流输运机制（空间电荷限制电流）起主要作用. 分析数据得到平衡时的电子浓度为1.1E4cm-3和位于EC-0.363eV的陷阱能级. 测量空间电荷限制电流可以用来研究宽带隙化合物非晶半导体GaN的深能级性质.