InAlGaN四元合金薄膜生長與表征的研究.pdf

1、近幾年來，發(fā)光二極管(LED)被越來越廣泛地應用到照明領(lǐng)域中，為了獲得更高的器件性能，以Ⅲ族氮化物為代表的第三代半導體材料得到了迅速發(fā)展。由于InAlGaN四元合金具有晶格常數(shù)和禁帶寬度可單獨調(diào)節(jié)的特性，被看做是制造新一代半導體發(fā)光器件不可或缺的關(guān)鍵材料。
　　本文主要使用金屬有機氣相外延技術(shù)(MOVPE)在藍寶石襯底上生長InAlGaN四元合金薄膜，研究其最佳的生長條件，并對其外延層結(jié)構(gòu)，表面形貌，光學特性等進行表征和分析。

2、r>　　本文主要研究內(nèi)容如下
　　(1)提出了一種新型p-InAlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)電子阻擋層。這是一種利用四元氮化物InAlGaN的禁帶寬度和晶格常數(shù)可以獨立調(diào)節(jié)的特性，來獲得較高的能帶間隙值以及能帶偏移率，從而有效降低電子漏過率，提高空穴的注入效率。而與GaN晶格完全匹配的四元合金可以極大地降低位錯密度和介面極化電場強度，從而提高LED器件的發(fā)光效率和抗靜電能力（ESD良率）等光電性能。
　　(2)利用APSYS軟

3、件，對具有包括p-InAlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)電子阻擋層在內(nèi)的四種電子阻擋層結(jié)構(gòu)LED器件進行了模擬，并分析了不同電子阻擋層對LED各項光電性能的影響。相比于p-AlGaN或者p-AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)電子阻擋層來說p-InAlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)電子阻擋層能在抑制電子溢流的同時增強空穴注入效率，從而證明該結(jié)構(gòu)適合作為LED器件中的電子阻擋層結(jié)構(gòu)。
　　(3)制備了高Al/In摩爾比的InAlGaN四元合金外延薄膜，

4、并用X光衍射譜(XRD)，掃描電子顯微鏡(SEM)，變溫熒光光譜(VTPL)等各種表征方法對其光學和結(jié)構(gòu)特性作出了表征。發(fā)現(xiàn)隨著Al/In摩爾比的增加，其XRD搖擺曲線(0002)半高寬降低，說明InAlGaN外延層內(nèi)部富In團簇增多，晶體質(zhì)量下降。同時觀察到InAlGaN四元合金薄膜表面存在的V形缺陷，隨著生長時反應室壓力的降低，其缺陷密度會減小，缺陷尺寸也會縮小。而在VTPL測試中，觀察到峰值能量出現(xiàn)S型漂移（紅移-藍移-紅移）的現(xiàn)