InGaN/GaN多量子阱的制备及物性研究
发布时间：2021-10-27 13:51
发光二极管（LED）作为一种新型的半导体固态光源,因其优越的性能在照明领域掀起新的浪潮,尤其是GaN基蓝光LED,已经成为当今国际科学研究的热点。随着科技的进步与工艺水平的提高,GaN基LED在发光效率、生长技术等方面取得了巨大突破,但是仍然存在一些问题亟待解决,例如:GaN材料具有较高的位错密度,造成晶体质量恶化;翘曲变形导致外延片表面波长分布不均匀,并限制了大尺寸外延片的生产;极化效应的存在导致发光效率下降;高质量InGaN阱层生长困难等。其中量子阱作为LED的核心结构,直接影响着器件的品质问题,对提高LED的光电性能起着至关重要的作用,因此不断完善对量子阱生长机制的探讨具有重要的意义。针对当前存在的问题,本论文采用金属有机气相沉积方法,通过优化外延层生长工艺,对InGaN/GaN多量子阱的生长过程进行探索,研究内容如下:（1）为了改善外延片波长的均匀性,系统研究了外延片翘曲对片内波长的影响,分析了外延片翘曲的演变过程及其形成机制。通过调节生长时间,获得不同厚度（分别为3.72、3.63和3.56μm）的非故意掺杂GaN缓冲层,进而调控多量子阱生长前外延片的翘曲程度,控制外延生长过...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 GaN基材料的晶体结构和基本性质
1.2.1 GaN的晶体结构
1.2.2 GaN的基本性质
1.3 GaN基LED概述
1.3.1 GaN基LED发展历史
1.3.2 GaN基LED外延结构
1.3.3 GaN基LED相关理论基础
1.3.4 目前GaN基LED存在的主要问题
1.4 本课题的选题意义与研究内容
1.4.1 本课题的选题意义
1.4.2 研究内容
第二章 MOCVD生长系统和GaN相关的测试设备
2.1 引言
2.2 外延材料的制备方法
2.2.1 材料制备方法
2.2.2 MOCVD系统结构
2.2.3 MOCVD生长原理
2.3 实验测试设备
2.3.1 激光原位监测系统
2.3.2 高分辨X射线衍射仪
2.3.3 原子力显微镜
2.3.4 荧光光谱仪
2.4 本章小结
第三章 非故意掺杂GaN层厚度对波长均匀性的影响
3.1. 引言
3.2. 翘曲机制分析
3.2.1 翘曲的产生
3.2.2 翘曲的形成原因
3.3. 实验样品制备
3.4. 样品测试分析
3.4.1 实验条件验证
3.4.2 晶体质量分析
3.4.3 光学性能分析
3.4.4 激光原位监测分析
3.4.6 波长均匀性分析
3.5 本章小结
第四章 TMIn流量对蓝光LED外延薄膜的影响
4.1. 引言
4.2. 样品制备
4.3 实验分析与讨论
4.3.1 合金组分分析
4.3.2 结晶质量分析
4.3.3 表面形貌分析
4.3.4 PL谱的功率依赖性分析
4.3.5 PL谱的温度依赖性分析
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of growth conditions on the V-defects in InGaN/GaN MQWs[J]. 纪攀峰,刘乃鑫,魏学成,刘喆,路红喜,王军喜,李晋闽. 半导体学报. 2011(10)
[2]Blue InGaN light-emitting diodes with dip-shaped quantum wells[J]. 卢太平,李述体,张康,刘超,肖国伟,周玉刚,郑树文,尹以安,忤乐娟,王海龙,杨孝东. Chinese Physics B. 2011(10)
[3]Blue LED growth from 2 inch to 8 inch[J]. Frank LU,Dong LEE,Dan BYRNES. Science China Technological Sciences. 2011(01)
[4]Microstructure and strain analysis of GaN epitaxial films using in-plane grazing incidence x-ray diffraction[J]. 郭希,王玉田,赵德刚,江德生,朱建军,刘宗顺,王辉,张书明,邱永鑫,徐科,杨辉. Chinese Physics B. 2010(07)
[5]高分辨率X射线衍射研究InGaN/GaN多量子阱结构In组分及厚度[J]. 李弋,刘斌,谢自力,张荣,修向前,江若琏,韩平,顾书林,施毅,郑有炓. 功能材料. 2008(08)
[6]InGaN/GaN多量子阱的组分确定和晶格常数计算[J]. 丁志博,王琦,王坤,王欢,陈田祥,张国义,姚淑德. 物理学报. 2007(05)
博士论文
[1]含V形坑的Si衬底GaN基蓝光LED发光性能研究[D]. 吴小明.南昌大学 2014
[2]InGaN/GaN多量子阱的结构及其光学特性的研究[D]. 王绘凝.山东大学 2014
本文编号：3461735
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 GaN基材料的晶体结构和基本性质
1.2.1 GaN的晶体结构
1.2.2 GaN的基本性质
1.3 GaN基LED概述
1.3.1 GaN基LED发展历史
1.3.2 GaN基LED外延结构
1.3.3 GaN基LED相关理论基础
1.3.4 目前GaN基LED存在的主要问题
1.4 本课题的选题意义与研究内容
1.4.1 本课题的选题意义
1.4.2 研究内容
第二章 MOCVD生长系统和GaN相关的测试设备
2.1 引言
2.2 外延材料的制备方法
2.2.1 材料制备方法
2.2.2 MOCVD系统结构
2.2.3 MOCVD生长原理
2.3 实验测试设备
2.3.1 激光原位监测系统
2.3.2 高分辨X射线衍射仪
2.3.3 原子力显微镜
2.3.4 荧光光谱仪
2.4 本章小结
第三章 非故意掺杂GaN层厚度对波长均匀性的影响
3.1. 引言
3.2. 翘曲机制分析
3.2.1 翘曲的产生
3.2.2 翘曲的形成原因
3.3. 实验样品制备
3.4. 样品测试分析
3.4.1 实验条件验证
3.4.2 晶体质量分析
3.4.3 光学性能分析
3.4.4 激光原位监测分析
3.4.6 波长均匀性分析
3.5 本章小结
第四章 TMIn流量对蓝光LED外延薄膜的影响
4.1. 引言
4.2. 样品制备
4.3 实验分析与讨论
4.3.1 合金组分分析
4.3.2 结晶质量分析
4.3.3 表面形貌分析
4.3.4 PL谱的功率依赖性分析
4.3.5 PL谱的温度依赖性分析
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of growth conditions on the V-defects in InGaN/GaN MQWs[J]. 纪攀峰,刘乃鑫,魏学成,刘喆,路红喜,王军喜,李晋闽. 半导体学报. 2011(10)
[2]Blue InGaN light-emitting diodes with dip-shaped quantum wells[J]. 卢太平,李述体,张康,刘超,肖国伟,周玉刚,郑树文,尹以安,忤乐娟,王海龙,杨孝东. Chinese Physics B. 2011(10)
[3]Blue LED growth from 2 inch to 8 inch[J]. Frank LU,Dong LEE,Dan BYRNES. Science China Technological Sciences. 2011(01)
[4]Microstructure and strain analysis of GaN epitaxial films using in-plane grazing incidence x-ray diffraction[J]. 郭希,王玉田,赵德刚,江德生,朱建军,刘宗顺,王辉,张书明,邱永鑫,徐科,杨辉. Chinese Physics B. 2010(07)
[5]高分辨率X射线衍射研究InGaN/GaN多量子阱结构In组分及厚度[J]. 李弋,刘斌,谢自力,张荣,修向前,江若琏,韩平,顾书林,施毅,郑有炓. 功能材料. 2008(08)
[6]InGaN/GaN多量子阱的组分确定和晶格常数计算[J]. 丁志博,王琦,王坤,王欢,陈田祥,张国义,姚淑德. 物理学报. 2007(05)
博士论文
[1]含V形坑的Si衬底GaN基蓝光LED发光性能研究[D]. 吴小明.南昌大学 2014
[2]InGaN/GaN多量子阱的结构及其光学特性的研究[D]. 王绘凝.山东大学 2014
本文编号：3461735
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