InAlGaN四元合金薄膜生长与表征的研究

发布时间：2018-08-20 08:10

【摘要】：近几年来,发光二极管(LED)被越来越广泛地应用到照明领域中,为了获得更高的器件性能,以Ⅲ族氮化物为代表的第三代半导体材料得到了迅速发展。由于InAlGaN四元合金具有晶格常数和禁带宽度可单独调节的特性,被看做是制造新一代半导体发光器件不可或缺的关键材料。本文主要使用金属有机气相外延技术(MOVPE)在蓝宝石衬底上生长InAIGaN四元合金薄膜,研究其最佳的生长条件,并对其外延层结构,表面形貌,光学特性等进行表征和分析。本文主要研究内容如下(1)提出了一种新型p-InAlGaN/GaN超晶格结构电子阻挡层。这是一种利用四元氮化物InAIGaN的禁带宽度和晶格常数可以独立调节的特性,来获得较高的能带间隙值以及能带偏移率,从而有效降低电子漏过率,提高空穴的注入效率。而与GaN晶格完全匹配的四元合金可以极大地降低位错密度和介面极化电场强度,从而提高LED器件的发光效率和抗静电能力(ESD良率)等光电性能。(2)利用APSYS软件,对具有包括P-InAlGaN/GaN超晶格结构电子阻挡层在内的四种电子阻挡层结构LED器件进行了模拟,并分析了不同电子阻挡层对LED各项光电性能的影响。相比于p-AlGaN或者p-AlGaN/GaN超晶格结构电子阻挡层来说P-InAlGaN/GaN超晶格结构电子阻挡层能在抑制电子溢流的同时增强空穴注入效率,从而证明该结构适合作为LED器件中的电子阻挡层结构。(3)制备了高Al/In摩尔比的InAIGaN四元合金外延薄膜,并用X光衍射谱(XRD),扫描电子显微镜(SEM),变温荧光光谱(VTPL)等各种表征方法对其光学和结构特性作出了表征。发现随着Al/In摩尔比的增加,其XRD摇摆曲线(0002)半高宽降低,说明InAIGaN外延层内部富In团簇增多,晶体质量下降。同时观察到InAIGaN四元合金薄膜表面存在的V形缺陷,随着生长时反应室压力的降低,其缺陷密度会减小,缺陷尺寸也会缩小。而在VTPL测试中,观察到峰值能量出现S型漂移(红移-蓝移-红移)的现象,低Al/In摩尔比的InAIGaN四元合金该现象更加明显,分究其原因是由于富In团簇增多,局域化效应增强所导致的。
[Abstract]:In recent years, light-emitting diode (LED) has been more and more widely used in the field of lighting. In order to obtain higher device performance, the third generation semiconductor material, represented by 鈪，

本文编号：2192970