InGaN/GaN异质结构的侧向外延生长及纳米线发光器件研究

发布时间：2020-12-07 11:37

　　Ⅲ族氮化物是目前最重要的半导体材料之一。InGaN/GaN异质结构具有出色的光学及电学特性,其光谱范围可以覆盖从紫外光波段到可见光波段再到红外波段,被广泛应用于各种照明及显示器件中,并获得了令人瞩目的成果。基于Ⅲ族氮化物材料的工业产业已经形成,在照明、显示等领域带来了革命性的进步。因此,三位日本科学家赤崎勇、天野浩和中村修二作为Ⅲ族氮化物发光器件领域的奠基人,被授予了 2014年的诺贝尔物理学奖。金属有机化学气相淀积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)技术是目前最广泛应用于高质量Ⅲ族氮化物薄膜和异质结构生长的手段。由于诸如晶格常数等材料本征的物性,利用传统的生长技术很难获得质量令人满意的InGaN/GaN异质结构。为了克服这些在后续的生产研究中会造成更加严重后果的问题,研究人员为此付出了大量的努力。侧向外延生长技术是目前已经实现的效果最好的手段之一,尽管这种生长手段已经在多年的研究中被实验确认可以有效降低晶体内部位错密度,但是其生长过程中伴随的各种掺杂、应力等的不均匀性,不可避免地会对材料性质以及后续的器件造成严重的影响。本论文... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２六方晶系ＧａＮ的球棍模型示意图［９］??

纤巧矿结构ＩＩＩ族氮化物晶体近年来受到了广泛的关注和研究，这其中Ｈ个??晶面和晶向最为引人注目：晶面分别是Ｃ面（０００１）、ａ面（１１２０），和ｍ面（１１００）；??与之对应的晶向分别是［００（ｎ］、［１１如］和［ｌｌｏｏ］（图１．４）。兰个晶面中，（０００１）??面（有时也称之为底面）是最常见的用于生长的表面；而另外两个相互垂直的面，??或者说是与之相对应的晶向，其重要性主要体现在：它们是对分子束外延??（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?Ｂｅａｍ却ｉｔａｘｙ，?ＭＢＥ）生长进行反射高能电子衍射（民ｅｆｌｅｃｔｉｏｎ?Ｈｉｇｈ－??ＥｎｅｒｇｙＥｌｅｃｔｒｏｎＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ＲＨＥＥＤ）观测时用到的两个主要晶向，而侧向外延生??长（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ?Ｌａｔｅｒａｌ?Ｏｖｅｒｇｒｏｗ化化０）技术中所使用的窗口也通常是沿着这两个??４??

及其相应晶向在底面（０００１）上的投影??一般而言，纤巧矿结构可１＾＾？由代表底面的晶格常数ａ和垂直方向的晶格常数??Ｃ来表达，同时还有一个内在参数Ｕ?（图１．１）。常数Ｕ被定义为正负离子之间的??键长（同时也是最近邻格点的距离）除１＾＾＞描述晶胞高度的晶格常数Ｃ，用Ｗ表述??晶体中基本单元里的原子间距。对于一个理想纤巧矿结构晶体而言，轴率ｃ／ａ?＝??＝?１．６３３，而内在参数Ｕ?＝?８／３?＝化３７５。对于所有纤巧矿结构的ＩＩＩ族氮化物??来说，实验观测到的ｃ／ａ比值普遍小于理想值［１０－１２］，这被认为是为了避免使晶??体结构向闪巧矿结构转变［１３］。需要指出的是，ｃ／ａ比值与参数Ｕ之间密切相关，??因此当ｃ／ａ比值减小时，参数Ｕ在一定程度上会相应增加，Ｗ通过四面体顶角的??扭曲来保证四面体的棱长基本不变。同时，ｃ／ａ比值也与两种成分的电负性密切??相关


本文编号：2903175