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《GaN基發(fā)光管材料的MOCVD生長研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、北京工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文GaN基發(fā)光管材料的MOCVD生長研究姓名：牛南輝申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)指導(dǎo)教師：沈光地20061001!：!奎三：：!：鑾：三：里主：竺蘭三!!，貌變差，自由空穴濃度降低，也會使器件電學(xué)特性變差。因此生長器件的p-GaN蓋層對，Mg流量應(yīng)精確控制。p-GaN生長溫度的降低有利于提高LED器件的發(fā)光強度。在低溫范圍870．980℃生長P．OaN，用霍爾技術(shù)測量其電學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度低于900℃時，材料電阻較高：在900-,980℃都可獲得導(dǎo)電性能良好的P型氮化鎵，并對低溫
2、p-GaN的生長條件如Mg摻雜濃度、V／III比進行優(yōu)化：采用優(yōu)化的p-GaN材料制作綠光LED：h器：件，發(fā)現(xiàn)：生長溫度越低，LED發(fā)光強度越高，反向電壓越高，但正向電壓稍高。對6摻雜制備的p-GaN進行了詳細研究。發(fā)現(xiàn)采用6摻雜后p-GaN樣晶的表面形貌平整，缺陷密度小，呈現(xiàn)高的導(dǎo)電特性，說明6摻雜對缺陷的蔓延有抑制作用：對預(yù)通氨處理技術(shù)作了深入研究，發(fā)現(xiàn)預(yù)通氨過程會引入載氣中的。雜質(zhì)，并且，過高的V／Ill比也會使表面鈍化，不利于雜質(zhì)Mg的摻入。對InGaN：Mg薄膜的生長進行了研究，結(jié)果表明：空穴濃度隨著生長
3、溫度的降低而增加：在相同的生長溫度下，空穴濃度隨摻Mg量的增加先增加后降低。通過對這兩個生長條件的優(yōu)化。我們在76&C，Mg／Ga／比2．2％0時制備出了空穴濃度高達2．4×10坤cm4的p”型_lnGaN：Mg薄膜。這對提高GaN基電子器件與光電子器件的性能具有重要意義。3．研究了生長氣氛、生長溫度、In／Oa比等生長條件對lnGaN／OaN多量子阱質(zhì)量的影響。結(jié)果表明降低InGaN阱的生長溫度可以有效增加阱層的In組分，使得光熒光峰值波長紅移，但同時會降低多量子阱的光學(xué)質(zhì)量；提高GaN壘的生長溫度可以有效提高壘層
4、的晶體質(zhì)量，進而改善多量子阱的光學(xué)質(zhì)量；此外高的TMIn／"(1Mn+刑Ga)比會致使多量子阱的界面與光學(xué)質(zhì)量下降。研究了生長停頓對InGaN／GaN多量子特性的影響，結(jié)果表明采用生長停頓，可以改善多量子阱界面質(zhì)量，提高多量子阱的光熒光強度與電注入發(fā)光強度；但生長停頓的時間過長，阱的厚度會變薄，界面質(zhì)量變差，不僅In組分變低，富111的發(fā)光中心減少，而且會引入雜質(zhì)，致使電熒光強度下降。研究了多量子阱結(jié)構(gòu)參數(shù)對其特性的影響，為優(yōu)化有源區(qū)結(jié)構(gòu)提供了依據(jù)。研究了應(yīng)力對InGaN／GaN多量子阱特性的影響，并采用應(yīng)力緩沖層技
5、術(shù)提高了多量子阱的質(zhì)量。4．優(yōu)化了生長參數(shù)，生長出了高質(zhì)量的GaN基發(fā)光管外延片，并制作出了器件。在20mA的注入電流下，藍光、藍綠光以及綠光發(fā)光管的輸出光功率為7．45、9．4和5．18mW，正向壓降分別為3．4、3．64與3．65V。在350mA的注入電流下，藍光大功率發(fā)光管的輸出光功率為83roW，正向壓降為3．56V。器件性能處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。關(guān)鍵詞：金屬有機化合物汽相淀積：氮化鎵；摻雜：發(fā)光二極管外延片Inthisdissertation,wehaveinvestigatedtheMOCVDgrowthan
6、dpropertiesofGaNmaterialandGaN-basedLED．Themaincontentsofthisthesisareasfollowing：1．minfluencesofbufferlayer,theinitialV佃ratiosathi曲temperature，growthpressureandthemis-etttanglesofsapphiresubstrateonthepropertiesofGaNepilayersalestudied．TheautomatedEBSD、)l∞perf
7、ormedtodetectandmaptheelasticstrainintheGaN-sapphireinterface，thestronglystrainrelaxedl'egionwasproducedinthebufferlayer,andtheelasticstraingradientparalleltothegrowthdirection,thestrainl"d．tlgeisalsodetected．Increasingthegrowthpressure砒lowtemperaturegrowthstep
8、andtheinitialstageofhightemperaturegrowthstepCaltlincreasethesizeofGaNislandsandreducethedensityofnuclei．Atthes呦etime，decreasingtheinitialV皿ratiosathiglltemperature(3aNgrowt
