分子束外延InGaN合金及其光电导行为研究
发布时间：2020-07-15 03:09
【摘要】：高质量材料的制备,对基础学科的发展及器件制备至关重要。为实现高质量氮化物材料的外延生长,需要不断探索材料生长动力学、热力学规律,并为器件结构设计提出指导性的方针建议。本文通过MBE方法制备出全组分InxGa1-xN,随后对液滴诱导下InGaN的外延生长做深入研究,并针对其光照下的输运特性展开研究:1.通过MBE温度控制法,实现了全组分InxGa1-xN薄膜的生长制备。RHEED和AFM结果发现,低In组分和极高In组分时是二维层状生长模式,中间组分则是出现三维生长模式。XRD测试则表明InxGa1-xN的晶体质量随着In组分的增大表现出先恶化后改善的趋势,这与InxGa1xN材料的合金无序有关。中间In组分InGaN薄膜的合金无序最严重,所以晶体质量最差。2.研究了 In液滴诱导下表面的“微盘”结构。为了解释微结构的形成过程,我们提出一种新的生长模型。模型中,液滴的边缘是一种近气-液-固三相共存的系统,界面能最低,使得InxGa1-xN在这个系统内的生长速度最快,同时In本身可以作为催化剂,加速InxGa1-xN的生长,从而形成了“微盘”结构。EDS分析表明,液滴覆盖的区域,In组分更高,这与生长过程中,液滴的形成,增加了局部的III/V比,导致In组分的增加有关。3.借助微区反射差分谱对液滴下InxGai-xN薄膜应力场均匀性进行了深入的探讨。结果表明,“微盘”的反射差分图像呈现出四极性分布,根据模型计算推导表明,这种四极性分布只有在应力场均匀性分布时才会出现,即产生RD信号的来源只有“微盘”边界的高度起伏,因此液滴覆盖下InxGa1-xN薄膜的应力场可以认为是均匀的。4.系统研究了不同In组分InxGa1-xN薄膜光照下的输运特性,发现存在一个临界In组分xc(xc = 0.7),当In组分xxc,InxGa1-xN表现出负的光电导,当In组分xxc,InxGa1-xN表现出正的光电导。通过能带模型的建立,提出一种与In相关的点缺陷能级ER,这个复合中心的密度决定了光电导的类型。这种点缺陷形成的复合中心在光照下会俘获空穴,带正电的复合中心由于库仑势,对电子起到散射中心的作用,降低材料的迁移率,进而影响电导率的变化。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN304.054
【图文】：
１．１．１氮化物的晶体结构逡逑通常有三种不同的晶体结构存在于氮化物半导体材料中，分别为纤锌矿结构、闪逡逑锌矿结构和岩盐矿结构，如图１．邋１．邋１所示。这三种晶体结构空间群的对称性依次X楀义细摺Ｒ裕牵幔挝诵靠蠼峁故侨任榷ㄏ啵列靠蠼峁乖蚴茄俏忍诩烁哐沟腻义锨榭鱿拢ǎ矗罚担板澹牵校幔╁澹澹牵幔蔚南诵靠罂梢宰湮已慰蠼峁耿恰Ｋ淙涣蕉猿频南诵垮义峡蠼峁故侨任榷ㄏ啵抑髁鞯牡锿庋由ぜ捌骷圃旒际蹙谙诵靠蠼峁梗义暇植康亩训愦淼仍优帕形陕蚁窒笠廊换嵩谕庋庸讨幸肷列靠蠼峁沟牡铩ｅ义隙遥惺焙蛉嗣浅鲇谀承┨厥庖笠不嵊玫窖俏忍纳列靠螅裕涫瞪列靠蠼徨义瞎沟牡镆彩且恢纸衔＜陌氲继宀牧希郏保ǎ荨ｅ义献魑任榷ㄏ嗟南诵靠蠼峁梗渚褰峁挂运姆教褰峁刮。哂邪母鲈渝义希ǎ哺鼋鹗粼雍停哺龅樱┑牧蔷О渚嬷甘捎茫ǎ椋辏椋辏欤┑男问剑粲阱义狭骄怠Ｔ诹蕉猿平峁怪校嗣峭ǔＯ肮卟捎盟闹嶙昀幢硎揪褰峁埂Ｈ绲酌嫔襄义衔コ桑冢保玻
本文编号：2755890
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN304.054
【图文】：
１．１．１氮化物的晶体结构逡逑通常有三种不同的晶体结构存在于氮化物半导体材料中，分别为纤锌矿结构、闪逡逑锌矿结构和岩盐矿结构，如图１．邋１．邋１所示。这三种晶体结构空间群的对称性依次X楀义细摺Ｒ裕牵幔挝诵靠蠼峁故侨任榷ㄏ啵列靠蠼峁乖蚴茄俏忍诩烁哐沟腻义锨榭鱿拢ǎ矗罚担板澹牵校幔╁澹澹牵幔蔚南诵靠罂梢宰湮已慰蠼峁耿恰Ｋ淙涣蕉猿频南诵垮义峡蠼峁故侨任榷ㄏ啵抑髁鞯牡锿庋由ぜ捌骷圃旒际蹙谙诵靠蠼峁梗义暇植康亩训愦淼仍优帕形陕蚁窒笠廊换嵩谕庋庸讨幸肷列靠蠼峁沟牡铩ｅ义隙遥惺焙蛉嗣浅鲇谀承┨厥庖笠不嵊玫窖俏忍纳列靠螅裕涫瞪列靠蠼徨义瞎沟牡镆彩且恢纸衔＜陌氲继宀牧希郏保ǎ荨ｅ义献魑任榷ㄏ嗟南诵靠蠼峁梗渚褰峁挂运姆教褰峁刮。哂邪母鲈渝义希ǎ哺鼋鹗粼雍停哺龅樱┑牧蔷О渚嬷甘捎茫ǎ椋辏椋辏欤┑男问剑粲阱义狭骄怠Ｔ诹蕉猿平峁怪校嗣峭ǔＯ肮卟捎盟闹嶙昀幢硎揪褰峁埂Ｈ绲酌嫔襄义衔コ桑冢保玻
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