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．     

半导体GaN/MgAl2O4中缓冲层的透射电子显微分析

运用透射电子显微镜（ＴＥＭ）和高分辨透射电子显微镜（ＨＲＥＭ）对金属有机化学气相沉积（ＭＯＣＶＤ）的（０００１）ＧａＮ／（１１１）ＭｇＡｌ２Ｏ４异质结构中的缓冲层进行了观察和分析，发现在该衬底上最初的低温沉积是一厚度为５ｎｍ的六方相岛状界面薄层     

AlN缓冲层厚度对脉冲激光沉积技术生长的GaN薄膜性能的影响

在蓝宝石(Al2O3)衬底上应用脉冲激光沉积技术(PLD)生长不同厚度的AlN缓冲层后进行GaN薄膜外延生长。采用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)和扫描电子显微镜(SEM)对外延生长所得GaN薄膜的晶体质量和表面形貌进行了表征。测试结果表明: 相比直接在Al2O3衬底上生长的GaN薄膜, 通过生长AlN缓冲层的GaN薄膜虽然晶体质量较差, 但表面较平整; 而且随着AlN缓冲层厚度的增加, GaN薄膜的晶体质量和表面平整度均逐渐提高。可见, AlN缓冲层厚度对在Al2O3衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响。     

AlN缓冲层厚度对脉冲激光沉积技术生长的GaN薄膜性能的影响

在蓝宝石(Al2O3)衬底上应用脉冲激光沉积技术(PLD)生长不同厚度的AlN缓冲层后进行GaN薄膜外延生长。采用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)和扫描电子显微镜(SEM)对外延生长所得GaN薄膜的晶体质量和表面形貌进行了表征。测试结果表明:相比直接在Al2O3衬底上生长的GaN薄膜,通过生长AlN缓冲层的GaN薄膜虽然晶体质量较差,但表面较平整;而且随着AlN缓冲层厚度的增加,GaN薄膜的晶体质量和表面平整度均逐渐提高。可见,AlN缓冲层厚度对在Al2O3衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响。     

TEM和CL准原位表征GaN单根纳米线中WZ/ZB结构及其发光特性

纤锌矿（WZ）/闪锌矿（ZB）结构以及WZ/ZB超结构广泛存在于一维Ⅲ-Ⅴ族半导体材料中。本文采用TEM和CL（阴极荧光谱）准原位表征的方法,对GaN纳米线的各种结构进行了系统的表征,并且建立了材料纳米结构与对应发光性质之间的直接联系。研究发现相对于纯WZ结构的GaN单根纳米线,具有WZ/ZB结构纳米线的CL出现了蓝移。通过对CL发光谱的蓝移现象的分析和研究表明,蓝移是由于高密度的WZ/ZB结构单元及其各种超结构所引起的特殊效应。     

氮化镓薄膜的研究进展

主要讨论了Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体材料氮化镓(GaN)薄膜的制备工艺、掺杂、衬底和缓冲层等相关问题，并提出了目前GaN研究中所面临的主要问题以及氮化镓材料的应用前景。     

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     

GaN缓冲层对生长InN薄膜的影响

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法生长六方相InN薄膜,利用氮化镓(GaN)缓冲层技术制备了高质量薄膜,得到了其能带带隙0.7eV附近对应的光致发光光谱(PL).通过比较未采用缓冲层,同时采用低温和高温GaN缓冲层,以及低温GaN缓冲层结合高温退火三种生长过程,发现低温GaN缓冲层结合高温退火过程能够得到更优表面形貌和晶体质量的InN薄膜,同时表征了材料的电学性质和光学性质.通过对InN薄膜生长模式的讨论,解释了薄膜表面形貌和晶体结构的差异.     

GaN缓冲层对生长InN薄膜的影响

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法生长六方相InN薄膜，利用氮化镓(GaN)缓冲层技术制备了高质量薄膜，得到了其能带带隙0.7eV附近对应的光致发光光谱(PL). 通过比较未采用缓冲层，同时采用低温和高温GaN缓冲层，以及低温GaN缓冲层结合高温退火三种生长过程，发现低温GaN缓冲层结合高温退火过程能够得到更优表面形貌和晶体质量的InN薄膜，同时表征了材料的电学性质和光学性质. 通过对InN薄膜生长模式的讨论，解释了薄膜表面形貌和晶体结构的差异.     

Si基的 RICBD法生长GaN薄膜

讨论反应离化团簇束沉积（RICBD）方法的原理和特点,利用改进的双气流方式和ZnO缓冲层技术在S i 衬底上生长GaN薄膜,并用XPS、XRD和PL对样品进行了测试分析,证实形成了良好的GaN薄膜。     

MOCVD生长Mg掺杂GaN的退火研究

用MOCVD技术在50mm蓝宝石衬底（0001）面上生长了GaN∶Mg外延膜，对样品进行热退火处理并作了Hall、双晶X射线衍射(DCXRD)和室温光致发光谱(PL)测试．Hall测试结果表明，950℃退火后空穴浓度达到5e17cm－3以上，电阻率降到2.5Ω·cm；(0002)面DCXRD测试发现样品退火前、后的半峰宽均约为4′；室温PL谱中发光峰位于2.85eV处，退火后峰的强度比退火前增强了8倍以上，表明样品中大量被H钝化的受主Mg原子在退火后被激活．     

氮化镓注镁(Mg:GaN)的光致发光

利用低压MOCVD在蓝宝石衬底上外延生长了GaN,用离子注入法掺入Mg杂质,退火后,进行光致发光测量,观察到显著的蓝光发射和黄带发射.光谱分析给出了与注入Mg离子相关的GaN禁带中能级的精细结构,其中: 间位Mg(Mgi)能级(导带下170meV)到替位Mg(MgGa)受主能级(价带上250meV)的跃迁产生了415nm发光峰; 该能级到价带上390meV能级的跃迁,以及带有紧邻N空位的替位Mg(MgGaVN)能级(导带下310meV)到 MgGa受主能级的跃迁,均产生了438nm发光峰.另外,退火使GaN晶格结构部分恢复,再现了黄带发射.     

Comparative Study on MOCVD Growth of a-Plane GaN Films on r-Plane Sapphire Substrates Using GaN, AlGaN, and AlN Buffer Layers

In this work, we have comparatively investigated the effects of the GaN, AlGaN, and AlN low-temperature buffer layers (BL) on the crystal quality of a-plane GaN thin films grown on r-plane sapphire substrates. Scanning electron microscopy images of the a-plane GaN epilayers show that using an AlGaN BL can significantly reduce the density of surface pits. The full-width at half-maximum values of the x-ray rocking curve (XRC) are 0.19°, 0.36°, and 0.48° for the films grown using Al_0.15Ga_0.85N, GaN, and AlN BLs, respectively, indicating that an AlGaN BL can effectively reduce the mosaicity of the films. Room-temperature photoluminescence shows that the AlGaN BL results in lower impurity incorporation in the subsequent a-plane GaN films, as compared with the case of GaN and AlN BLs. The higher crystal quality of a-plane GaN films produced by the Al_0.15Ga_0.85N BL could be due to improvement of BL quality by reducing the lattice mismatch between the BL and r-sapphire substrates, while still keeping the lattice mismatch between the BL and epitaxial a-plane GaN films relatively small.     

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     

A new buffer layer for MOCVD growth of GaN on sapphire

High quality GaN films have been grown on sapphire substrates (C face and A face) by atmospheric pressure metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) using a new buffer layer. With our reactor configuration and growth parameters, a GaN film grown on a single GaN buffer layer appears opaque with high density of hexagonal pits. Using a single A1N buffer layer results in extremely nonuniform morphology with mirror-like areas near the edge of the substrates and opaque areas in the center. The double buffer layer we report here, with GaN as the first layer and A1N as the second, each with an optimized thickness, leads to mirror-like films across the entire substrate. Scanning electron microscopy, photoluminescence, x-ray diffraction, and van der Pauw geometry Hall measurement data are presented to establish the quality of our films. The mechanism for this new buffer layer is also discussed.     

HVPE生长GaN厚膜光致发光特性研究

利用吸收光谱和光致发光(PL)光谱研究了氢化物气相外延(HVPE)法生长的GaN厚膜材料发光特性。研究发现当激发脉冲光源的重复频率较低时,PL光谱中仅能观察到带边发光峰,当重复频率增加时,PL光谱中不仅出现带边发光峰,还可观察到蓝带发光峰和黄带发光峰;随着光源重复频率的增加,带边发光峰与黄带发光峰、蓝带发光峰的光强之比也随着增大。分析认为蓝带发光起源于材料中碳杂质缺陷而黄带发光可能与位错等结构缺陷有关。     

Growth of GaN Films on Si (100) Buffered with ZnO by Ion-Beam-Assisted Filtered Cathodic Vacuum Arc Technique

GaN films have been fabricated on Si (100) substrates with ZnO buffer layers by an ion-beam-assisted filtered cathodic vacuum arc (I-FCVA) technique at␣450°C. GaN films are highly (002)-oriented with a hexagonal structure examined by X-ray diffraction. The room-temperature photoluminescence spectrum of the GaN film exhibits a strong and sharp band-edge emission peak at 3.36 eV. The obtained results demonstrate the potential of the I-FCVA technique for the fabrication of high-quality GaN layers on Si substrates.