GaN薄膜位錯對載流子性能影響的研究.pdf

1、本文主要研究了利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)工藝在藍(lán)寶石(α-Al2O3)襯底上外延生長的GaN 薄膜中穿透性位錯對載流子性能的影響。首先通過改變生長參數(shù)得到多個具有不同位錯密度的GaN 外延薄膜樣品，并對部分樣品進(jìn)行快速退火處理，以使同一樣品具有不同位錯密度，然后對樣品進(jìn)行雙晶X射線衍射(DCXRD)、光致發(fā)光(PL)、霍爾效應(yīng)(Hall)及透射電子顯微鏡(TEM)
　　 進(jìn)行檢測。本實驗中利用TEM 對薄膜樣品中位錯

2、的分布及走向進(jìn)行觀察，并采用簡便易行的DCXRD 法計算位錯密度。通過該方法獲得了數(shù)量級在10 8 cm-2 范圍的位錯密度，并在此基礎(chǔ)上探索了位錯密度與載流子性能及GaN 光電特性的關(guān)系。
　　 通過位錯密度與載流子濃度及遷移率之間的關(guān)系曲線發(fā)現(xiàn)，載流子濃度隨位錯密度的增加逐漸增加，遷移率則相反。通過分析影響載流子濃度的各種因素，本文認(rèn)為由于位錯線附近晶體內(nèi)原子排列發(fā)生畸變，沿位錯線存在較大的畸變能，位錯密度的增大會增加施主型

3、缺陷的形成，從而造成載流子濃度隨位錯密度的增加而增加。同時，沿位錯線附近存在勢場，對載流子具有明顯散射作用，能顯著降低載流子遷移率，因此載流子遷移率會隨密度的增加而降低，且在10 8 cm-2的位錯密度范圍內(nèi)遷移率的變化具有單調(diào)性。
　　 載流子變化會造成GaN 薄膜性能的改變，通過對GaN樣品光學(xué)性能及電學(xué)性能與位錯關(guān)系曲線的分析發(fā)現(xiàn)，在位錯密度最低的樣品中PL 譜帶邊峰強(qiáng)度最低，黃光峰強(qiáng)與帶邊峰強(qiáng)之比(IYL/I0)最高。而