【摘要】：隨著半導(dǎo)體材料的不斷發(fā)展,以III族氮化物為代表的第三代半導(dǎo)體材料以其寬的禁帶寬度、高的擊穿場強(qiáng)、和高的電子飽和速度等特點(diǎn)引起了廣泛的研究。其中GaN材料以其在高亮度發(fā)光二極管(LED)、激光二極管以及高溫、高頻和高功率電子器件制造等方面的巨大潛能在過去的三十年間引起人們的廣泛關(guān)注。但是高電導(dǎo)率的p型難以實(shí)現(xiàn)一直限制了氮化鎵基光電器件的發(fā)展。其次目前GaN材料的應(yīng)用主要以Ga面GaN為主,相比于Ga面GaN而言,使用其他晶面的GaN材料,無論是在電子器件制備還是光電器件制備方面都有巨大的潛在優(yōu)勢。但是使用MOCVD在異質(zhì)襯底上外延生長的其他晶面的GaN都存在較高的位錯密度,同時在生長過程中會引入背景雜質(zhì)從而導(dǎo)致了大量的點(diǎn)缺陷。了解這些材料中的雜質(zhì)是如何影響GaN基器件性能和發(fā)光特性是制備高性能器件的基礎(chǔ)。因此本文首先對p型摻雜的受主雜質(zhì)Mg的離化率進(jìn)行了優(yōu)化研究,接下來對GaN薄膜中常見受主雜質(zhì)C對GaN材料的電學(xué)特性和光電特性的影響進(jìn)行了研究。首先,提出了一種在AlGaN/GaN超晶格界面進(jìn)行Mg受主的δ摻雜來制備高電導(dǎo)率p型GaN的方法。分別使用了均勻摻雜、δ摻雜和在AlGaN/GaN超晶格界面δ摻雜三種不同的Mg摻雜方法來實(shí)現(xiàn)p型GaN。室溫下接觸式霍爾結(jié)果證明,AlGaN/GaN超晶格界面處δ摻雜的方法將GaN材料中空穴濃度比均勻摻雜樣品提高了近一倍,方塊電阻降低了1/3。對這種摻雜模式下的能帶使用APSYS軟件進(jìn)行了仿真,結(jié)合仿真結(jié)果從能帶角度闡明了Mg受主離化率提高的機(jī)理。其次,提出了一種利用受主雜質(zhì)C來降低GaN薄膜中高背景載流子濃度的方法。分別對N面、非極性a面和半極性(11-22)面的GaN樣品進(jìn)行了C離子的注入,隨后對C離子注入的樣品進(jìn)行高溫退火來恢復(fù)晶格。對C離子注入并退火后的N面GaN進(jìn)行了變溫接觸式霍爾的測量,發(fā)現(xiàn)室溫下C離子注入后的N面GaN樣品電阻率比未注入樣品的電阻率大25倍,有效的解決由于O雜質(zhì)導(dǎo)致的N面GaN中背景載流子過高的問題,從而可以通過引入C受主來得到高阻的N面GaN材料。最后,對GaN材料中普遍存在的黃帶發(fā)光現(xiàn)象的機(jī)理進(jìn)行了研究。N面、非極性a面和半極性(11-22)面的GaN樣品在室溫下分別進(jìn)行了C離子和O離子的注入,PL譜的測量發(fā)現(xiàn)C注入樣品的黃帶發(fā)光有明顯的增強(qiáng)而O注入樣品的黃帶發(fā)光強(qiáng)度則幾乎不變,通過對不同離子注入的樣品中缺陷的分析,排除了位錯和V_(Ga)對黃帶發(fā)光顯著提高的影響,證明了C是GaN中黃光的來源。同時還對ELOG生長的GaN薄膜截面的發(fā)光特性進(jìn)行了研究,PL面掃描結(jié)果發(fā)現(xiàn)ELOG生長的GaN在生長過程C雜質(zhì)結(jié)合量與黃帶發(fā)光強(qiáng)度成正相關(guān),進(jìn)一步驗(yàn)證了C雜質(zhì)與GaN中黃帶發(fā)光之間的關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ133.51
【圖文】：

GR而Ga和N而GaNSubstrate的f.}子結(jié)#ul采音圖

雙量子阱（DQW）和單量子阱（SQW）LED 結(jié)構(gòu)示意圖[18]流密度為 100 A/cm2時 N 面和 Ga 面 GaN 基單量子阱（SQW），可以看出在 Ga 面 LED 中阻擋電子注入到量子阱中的勢壘在 N在了，同時可以看出在電流密度同為 100A/cm2時 Ga 面 LED 需要。在電子注入到量子阱后，由于在 Ga 面 GaN 基 LED 的 QW 中存

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 薛曉詠;氮化鎵材料的不同極性面拉曼光譜分析[D];西安電子科技大學(xué);2012年

本文編號：2714740