氮化鎵硅納米孔柱陣列的光致電致發(fā)光特性及其調(diào)控

《氮化鎵硅納米孔柱陣列的光致電致發(fā)光特性及其調(diào)控》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、學(xué)校代碼１０４５９學(xué)號(hào)或申請(qǐng)?zhí)枺牐玻埃保常保玻保常保担玻福崳娒埽壖?jí)０尖書碩±學(xué)位論文氮化嫁／娃綃米丸柱陣列的光致／電致發(fā)光特性及其調(diào)控作者妓違：劉偉康導(dǎo)師姑冶：李新建教授學(xué)科口類：理學(xué)專業(yè)違稱：凝聚態(tài)物理完成時(shí)間：２０１６年５月學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中明確方式標(biāo)明。本聲明的法律

2、責(zé)任由本人承擔(dān)。學(xué)位論文倘＇）曰期；年／月曰學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品。，知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬鄭州大學(xué)根據(jù)鄭州大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留或向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版；本人授權(quán)鄭州，允許論文被查閱和借閱大學(xué)可＾＾將本學(xué)位論文的全部或部分編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可＾＾采用影印、縮印或者其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論文。本人離校后發(fā)表、使用學(xué)一位論文或與該學(xué)位論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，第署名單位仍然為鄭州大學(xué)。保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)

3、定。學(xué)位論文作者：／曰期；知？＾年／月AdissertationsubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterControllablePhotoluminescenceandelectroluminescenceofGaN/SiNanoporousPillarArrayBy:WeikangLiuSupervisor:Prof.XinjianLiCondensedMatterPhysicsDepartmentofPhysicsandLaboratoryofMaterialPhysi

4、cs,ZhengzhouUniversityMay,2016摘要III-V族半導(dǎo)體化合物氮化鎵（GaN）是第三代直接帶隙半導(dǎo)體材料，帶隙寬度3.4eV，有耐高溫、耐腐蝕、電子遷移率高、良好的化學(xué)和熱穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，從而被廣泛應(yīng)用于發(fā)光二極管(lightemissiondiode,LED)、激光二極管(lasingdiode,LD)、高電子遷移率晶體管(highelectronmobilitytransistor,HEMT)和太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。是目前在高效藍(lán)光LEDs和LDs發(fā)射領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)商用大規(guī)模量產(chǎn)的最重要的半導(dǎo)體材料。單晶硅是現(xiàn)代電子工業(yè)與信息產(chǎn)

5、業(yè)最重要的基礎(chǔ)半導(dǎo)體材料，具有技術(shù)成熟、易于集成、儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，成熟的MOS工藝使硅基集成電路按照摩爾定律不斷發(fā)展。但是硅是間接帶隙材料，發(fā)光效率低，往往需要復(fù)合其他的直接帶隙半導(dǎo)體材料。因此，將GaN與Si結(jié)合可以大大提高光電器件應(yīng)用潛力，對(duì)于未來(lái)信息傳遞可能有很大幫助。但是由于GaN和Si之間存在較大的晶格失配和熱失配，采用傳統(tǒng)的晶片鍵合與異質(zhì)外延技術(shù)很難獲得較高質(zhì)量的薄膜，解決辦法一般是加GaN/AlN緩沖層，或者采用納米化結(jié)構(gòu)多維度釋放晶格失配應(yīng)力，以減小由晶格失配和熱失配引起的高缺陷濃度。本課題組以具有多層結(jié)構(gòu)的硅納米孔柱陣列

6、（SiliconNanoporousPillarArray，Si-NPA）作為功能性襯底生長(zhǎng)GaN薄膜，成功實(shí)現(xiàn)了GaN與Si的直接接觸，得到新型的GaN/Si納米異質(zhì)結(jié)器件。本文對(duì)GaN/Si-NPA的生長(zhǎng)、器件構(gòu)筑、電學(xué)性能、發(fā)光機(jī)制性能做了進(jìn)一步的研究和探討。論文主要進(jìn)行了以下研究工作。（1）水熱法制備Si-NPA及其光致發(fā)光(PL)性能研究。通過水熱法制備了Si-NPA，對(duì)Si-NPA做了室溫PL。Si-NPA有兩個(gè)光致發(fā)光峰，一個(gè)藍(lán)光約430nm，一個(gè)紅光約640nm。其中藍(lán)光峰與Si-NPA氧化程度有關(guān)，其發(fā)光來(lái)源于納米硅晶表面的氧化層

7、缺陷態(tài)輻射復(fù)合，不同的缺陷能級(jí)的躍遷導(dǎo)致藍(lán)光峰隨激發(fā)波長(zhǎng)能量不同而變化。紅光峰相對(duì)較強(qiáng)，峰位隨著激發(fā)波長(zhǎng)的增加有一定紅移，分析發(fā)光來(lái)源是由硅納米晶層帶帶躍遷輻射復(fù)合和量子限域效應(yīng)，硅納米晶尺寸約4.5nm，受量子限域效應(yīng)導(dǎo)致能級(jí)分裂變寬，原來(lái)的間接帶隙Si變成直接帶隙，并且?guī)队稍瓉?lái)1.1eV變?yōu)?.1eV，室溫下實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的紅光發(fā)射。I（2）GaN/Si-NPA的可控生長(zhǎng)與生長(zhǎng)機(jī)理以Si-NPA為襯底，金屬Ga和氨氣分別為Ga源和N源，化學(xué)氣相沉積(ChemicalVaporDeposition,CVD)技術(shù)生長(zhǎng)GaN,研究催化劑Pt的作用。發(fā)現(xiàn)沒

8、有催化劑Pt時(shí)，GaN無(wú)法在襯底上沉積；僅放置Ga源沒有氨氣通入經(jīng)歷高溫時(shí)，Pt能夠收集Ga蒸汽形成Pt-Ga合金。在通入