Mg+注入对GaN晶体辐射损伤的研究

在蓝宝石衬底上通过金属有机物化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition,MOCVD)方法外延生长的GaN薄膜具有良好的结晶品质,xmin达到2.00%.结合卢瑟福背散射/沟道(Rutherford backscattering/channeling,RBS/C)和高分辨X射线衍射(high-resolution X-ray diffraction,HXRD)的实验测量,研究了不同剂量和不同角度Mg+注入GaN所造成的辐射损伤.实验结果表明,随注入剂量的增大,晶体的辐射损伤也增大,注入剂量在1×1015atom/cm2以下,xmix小于4.78%,1×1016atom/cm2是Mg+注入GaN的剂量阈值,超过这个阈值,结晶品质急剧变差,xmin达到29.5%;随机注入比沟道注入的辐射损伤大,且在一定范围内随注入角度的增大,损伤也增大,在4×1015atom/cm2剂量下偏离〈0001〉沟道0°,4°,6°,9°时的xmin(%)分别为6.28,8.46,10.06,10.85;经过700℃/10min+1050℃/20s两步退火和1000℃/30s高温快速退火后,晶体的辐射损伤都有一定程度的恢复,而且1000℃/30s高温快速退火的效果更好,晶体的辐射损伤可以得到更好的恢复.     

InGaN/GaN多量子阱的组分确定和晶格常数计算

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术以蓝宝石为衬底在n型GaN单晶层上生长了InGaN/GaN多量子阱结构外延薄膜，利用高分辨X射线衍射(HRXRD)，卢瑟福背散射/沟道(RBS/channeling)，以及光致发光(PL)技术对InGaN/GaN多量子阱结构薄膜分别进行了平均晶格常数计算、In原子替位率计算和In组分的定量分析.研究表明：InGaN/GaN多量子阱的水平和垂直方向平均晶格常数分别为a_epi=0.3195nm，c_epi=0.5198nm，In原子的替位率为99.3%，利用HRXRD和RBS/channeling两种分析技术计算In的组分分别是0.023和0.026，并与样品生长时设定的预期目标相符合，验证了两种实验方法的准确性；而用室温条件下的光致发光谱(PL)来计算InGaN/GaN多量子阱中In的组分是与HRXRD和RBS/channeling的实验结果相差很大，说明用PL测试In组分的方法是不适宜的. 关键词： InGaN/GaN多量子阱 高分辨X射线衍射 卢瑟福背散射/沟道 光致发光     

Si(111)衬底上生长有多缓冲层的六方GaN晶格常数计算和应变分析

利用卢瑟福背散射/沟道技术和高分辨率X射线衍射技术对在Si(111)衬底上利用金属有机化合物气相外延技术(MOVPE)生长有多缓冲层的六方GaN外延膜进行结晶品质计算、晶格常数计算和应变分析. 实验结果表明：GaN外延膜的结晶品质为χ_min=1.54%，已达到完美晶体的结晶品质(χ_min=1%—2%)；GaN外延膜的水平方向和垂直方向晶格常数分别为：a_epi＝0.31903nm，c_epi=0.51837nm，基本达到G 关键词： GaN 高分辨X射线衍射 卢瑟福背散射/沟道 弹性应变     

用卢瑟福背散射/沟道技术及高分辨X射线衍射技术分析不同Al和In含量的AlInGaN薄膜的应变

利用卢瑟福背散射/沟道技术对在蓝宝石衬底上用金属有机化学气相沉积方法生长的有GaN缓冲层(>2μm)的一系列不同Al和In含量的AlInGaN薄膜进行组分及结晶品质的测量；并结合高分辨X射线衍射技术，通过对AlInGaN的对称(0002)面，及非对称(1015)面的θ—2θ扫描及倒空间扫描，可以精确测定AlInGaN外延层的晶格常数及水平和垂直方向的应变.实验结果表明AlInGaN 薄膜中不同含量Al和In对其应变有较大的影响，结合Vegard定理，对这一现象给出了理论的解释. 关键词： AlInGaN 高分辨X射线衍射 卢瑟福背散射/沟道 弹性应变     

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。     

SiNx插入层的生长位置对GaN外延薄膜性质的影响

系统研究了纳米量级的多孔 SiNx插入层生长位置对高质量GaN外延薄膜性质的影响.高分辨X射线衍射测量结果表明:SiNx插入层生长在CaN粗糙层上能够得到最好的晶体质量.利用测量结果分别计算出了螺位错和刃位错的密度.此外,GaN薄膜的光学、电学性质分别用Raman散射能谱、低温光致发光能谱和霍尔测量的方法进行了表征.实...     

氧气氛中p-GaN/Ni/Au电极在相同温度不同合金时间下的欧姆接触形成机制和扩散行为

用卢瑟福背散射/沟道技术研究了p-GaN上的Ni/Au电极在氧气氛下相同合金温度(500℃)不同合金时间后的微结构演化,以揭示欧姆接触的形成机制.利用背散射随机谱和RUMP模拟程序研究了电极金属之间的互扩散,用沟道谱探测了电极金属中的氧分布.结合不同合金时间下比接触电阻ρ_c的变化,发现随着合金时间的延长比接触电阻持续降低,在合金时间60 s后降低的速度减慢, Au扩散到GaN的表面,在p-GaN上形成外延结构,O向电极内部扩散反应生成NiO对降低ρ_{关键词： GaN 卢瑟福背散射/沟道 欧姆接触}     

引入n型InGaN/GaN超晶格层提高量子阱特性研究

利用金属有机物化学气相淀积技术在蓝宝石衬底上生长了InGaN/GaN量子阱结构. 研究了引入n型InGaN薄层或InGaN/GaN超晶格层的量子阱特性,结果表明通过引入n型InGaN薄层或InGaN/GaN超晶格层缓解了量子阱有源区中的应力,改善了多量子阱表面形貌,减少了V型缺陷密度,而且提高了多量子阱的光致发光强度,从而也改进了LED的发光效率. 关键词： InGaN/GaN多量子阱 原子力显微镜 X射线双晶衍射 光致发光     

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     

垒掺In提高InGaN/GaN多量子阱发光特性

利用金属有机物化学气相淀积技术在蓝宝石衬底上生长InGaN/GaN多量子阱结构.对多量子阱垒层掺In和非掺In进行了比较研究，结果表明，垒掺In 的样品界面质量变差，但明显增加了光致发光谱的峰值强度和积分强度，带边峰与黄光峰强度之比增大，降低了表面粗糙度.利用这两种结构制备了相应的发光二极管(LED)样品.通过电荧光测量可知，垒掺In的LED比非掺In的LED有较高的发光强度和相对均匀的波长，这主要是由于垒掺In后降低了阱与垒之间晶格失配的应力，从而降低了极化电场，提高了辐射复合效率. 关键词： InGaN/GaN多量子阱 X射线双晶衍射 原子力显微镜 光致发光     

Interface defects in GaN/sapphire studied using Rutherford backscattering spectroscopy and channeling

GaN on sapphire was grown by MOCVD technique. Rutherford backscattering spectra together with channeling along [0 0 0 1] axis were recorded to study the defects at the interface. Detailed calculation shows that the defects at GaN/sapphire interface are due to dislocations which are distributed into the whole thickness of the film and are mainly aligned on the growth direction.     

H+2，H+3团簇离子在沟道条件下的背散射 质子产额测量

采用卢瑟福背散射方法，测得了每质子能量为650 keV的H⁺₂，H+₃团簇离子在Si晶体<100>和<110>沟道条件下的质子背散射能谱.结果发现，由于H⁺₂，H⁺₃团簇在晶体中的库仑爆炸和团簇效应，H⁺₂的背散射质子产额大于H ⁺的背散射产额，而H^{+< 关键词： 团簇 沟道效应 库仑爆炸 背散射}     

用卢瑟福背散射/沟道技术研究ZnO/Zn0.9Mg0.1O/ZnO异质结的弹性应变

利用卢瑟福背散射/沟道技术对射频等离子体辅助分子束外延法生长在蓝宝石衬底上的ZnO/Zn_0.9Mg_0.1O/ZnO异质结进行了组分分析，并得到了异质结弹性应变随深度的变化，应变由界面向表面逐渐释放，并由负变正，且在ZnO与Zn_0.9Mg_0.1O界面处轻微增大.负的应变是由于ZnO与衬底的晶格失配和热失配，而逐渐变为正值是Zn_0.9Mg_0.1O与ZnO的晶格常数差异及弹性应变的 关键词： 异质结 卢瑟福背散射/沟道 弹性应变 ZnMgO     

Tetragonal distortion of InAsPSb film grown on InAs substrate studied by Rutherford backscattering/channeling and synchrotron X-ray diffraction

Rutherford backscattering/channeling spectrometry and synchrotron X-ray diffraction are employed to characterize the structural properties of the InAsPSb epilayer grown on the InAs substrate. The results indicate that a 975-nm thick InAs_0.668P_0.219Sb_0.113 layer has a quite good crystalline quality (χ_min=6.1%). The channeling angular scan around an off-normal 〈1 1 1〉 axis in the (0 1? 1) plane of the sample is used to determine the tetragonal distortion e_T, which is caused by elastic strain in the layer. The results show that the InAsPSb layer is subjected to an elastic strain at the interfacial layer, and the strain decreases gradually moving towards the near-surface layer. It is expected that an epitaxial InAsPSb layer with the thickness of around 1700 nm will be fully relaxed (e_T=0). The magnitude difference of e_T deduced from angular scans and X-ray diffraction implies some structure (like dislocations) may play a role.     

Characterization of tetragonal distortion in a thick Al0.2Ga0.8N epilayer with an AIN interlayer by Rutherford backscattering/channeling

An Al0.2Ga0.8N/AlN/Al0.2Ga0.8N heterostructure was grown by metalorganic chemical vapor deposition on a sapphire （0001） substrate with a thick （〉 1 μm） GaN intermediate layer. The Al composition was determined by Rutherford backscattering （RBS）. Using the channeling scan around an off-normal [1213] axis in the （1010） plane of the Al0.2Ga0.8N layer, the tetragonal distortion eT, which is caused by the elastic strain in the epilayer, is investigated. The results show that eT in the high-quality Al0.2Ga0.8N layer is dramatically released by the AIN interlayer from 0.66% to 0.27%.     

Characterization of tetragonal distortion in a thick Al_(0.2)Ga_(0.8)N epilayer with an AlN interlayer by Rutherford backscattering/channeling

An Al0.2Ga0.8N/AlN/Al0.2Ga0.8N heterostructure was grown by metalorganic chemical vapor deposition on a sapphire(0001) substrate with a thick(> 1 μm) GaN intermediate layer. The Al composition was determined by Rutherford backscattering(RBS). Using the channeling scan around an off-normal [1213] axis in the(1010) plane of the Al0.2Ga0.8N layer, the tetragonal distortion eT, which is caused by the elastic strain in the epilayer, is investigated. The results show that eTin the high-quality Al0.2Ga0.8N layer is dramatically released by the AlN interlayer from 0.66% to 0.27%.     

蓝宝石衬底上生长的Ga2+xO3-x薄膜的结构分析

利用卢瑟夫背散射/沟道技术和金属有机化学气相沉积方法, 对蓝宝石衬底上 在不同温度、压强下生长的Ga_2+xO_3-x薄膜进行结构和结晶品质的测量与分析; 并结合高分辨X射线衍射分析技术, 通过对其对称(402)面的θ–2θ及ω扫描, 确定了其结构类型及结晶品质. 实验表明: 在相同的生长温度(500 ℃)下, 结晶品质随压强的下降而变好, 生长压强为15 Torr (1 Torr=133.322 Pa)的样品其结晶品质最好, 沿轴入射之比χ_min值为14.5%; 在相同的生长压强(15 Torr)下, 结晶品质受生长温度的影响不大, 所以, 生长温度不是改变结晶品质的主要因素; 此外, 在相同的生长条件下制备的样品, 分别经过700, 800和900 ℃退火后, 其结晶品质随退火温度的变化而变化. 退火温度为800 ℃的样品的结晶品质最好, χ_min值为11.1%; 当退火温度达到900 ℃时, 样品部分分解; 经热处理的样品其X射线衍射谱中有一个强的Ga₂O₃ (402)面衍射峰, 其半峰全宽为0.5°, 表明该Ga₂O₃外延膜是(402)择优取向. 关键词： 氧化镓 卢瑟夫背散射 X射线衍射 结晶品质