發(fā)布時間：2023-01-28 11:13

　　In GaN/GaN多量子阱結構作為有源區(qū)廣泛應用于藍綠光發(fā)光二極管（LED）、半導體激光器（LD）等光電子器件。由于缺乏天然的GaN襯底,InN與GaN的物理化學性質(zhì)又存在較大差異,使得生長高質(zhì)量的InGaN/GaN多量子阱結構面臨很大挑戰(zhàn),尤其是In組分較高的綠光波段。對LED或LD來說,注入的載流子在量子阱區(qū)域復合以實現(xiàn)電-光能量轉(zhuǎn)換,能量轉(zhuǎn)換效率的高低則與量子阱區(qū)域的質(zhì)量密切相關。由此可以看出,多量子阱區(qū)域在整個器件結構中處于核心地位,高質(zhì)量的InGaN/GaN多量子阱結構是獲得高發(fā)光效率LED器件的前提和基礎。低缺陷密度和陡峭的量子阱/壘界面則是高質(zhì)量In GaN/GaN多量子阱結構的主要特征。為了獲得高質(zhì)量的InGaN/GaN多量子阱結構,本論文重點研究了GaN低溫蓋層厚度,以及GaN低溫蓋層生長過程中通入小流量H₂對InGaN/GaN多量子阱結構光學性質(zhì)以及微觀性能的影響,并在此基礎上提出了兩步法低溫蓋層生長工藝。為了改善量子阱/壘界面質(zhì)量,在生長完GaN低溫蓋層之后,通入了小流量的H₂進行表面處理,并分析了H₂

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 Ⅲ族氮化物材料的基本物理特性
        1.2.1 晶體結構
        1.2.2 能帶結構
        1.2.3 三元及四元合金
        1.2.4 極化效應
    1.3 GaN基LED器件簡介
        1.3.1 GaN基LED的主要發(fā)展歷程
        1.3.2 GaN基多量子阱LED
        1.3.3 量子阱中的束縛量子態(tài)
        1.3.4 載流子的復合機制
        1.3.5 LED的發(fā)光效率
    1.4 GaN基LED中的缺陷
        1.4.1 點缺陷
        1.4.2 雜質(zhì)
        1.4.3 復合缺陷
        1.4.4 位錯
        1.4.5 V型坑
        1.4.6 堆垛層錯與溝槽缺陷
    1.5 InGaN中的相分離和偏析
        1.5.1 相分離
        1.5.2 In偏析
    1.6 界面調(diào)控提高外延片質(zhì)量的方法
        1.6.1 襯底/GaN界面
        1.6.2 GaN/量子阱界面
        1.6.3 量子阱/壘界面
    1.7 選題意義和研究內(nèi)容
        1.7.1 選題意義
        1.7.2 研究內(nèi)容
    參考文獻
第2章 GaN基半導體材料的制備和表征
    2.1 引言
    2.2 GaN基材料常用的外延生長工藝
    2.3 MOCVD系統(tǒng)的主要組成部分
        2.3.1 反應室和加熱系統(tǒng)
        2.3.2 氣體輸運系統(tǒng)
        2.3.3 尾氣處理系統(tǒng)
    2.4 金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)技術
        2.4.1 MOCVD技術原理
        2.4.2 MOCVD主要工藝步驟
        2.4.3 MOCVD的在線監(jiān)控
    2.5 半導體材料的表征方法
        2.5.1 光致發(fā)光測試
        2.5.2 X射線衍射測試
        2.5.3 原子力顯微鏡測試(AFM)
    2.6 本章小結
    參考文獻
第3章 GaN低溫蓋層的生長工藝對多量子阱結構性能的影響
    3.1 引言
    3.2 GaN低溫蓋層厚度對多量子阱結構性能的影響
        3.2.1 實驗部分
        3.2.2 結果與討論
    3.3 生長GaN低溫蓋層中通入H_2對多量子阱結構的影響
        3.3.1 實驗部分
        3.3.2 結果與討論
    3.4 兩步法生長GaN低溫蓋層對多量子阱性能的影響
        3.4.1 實驗部分
        3.4.2 結果與討論
    3.5 本章小結
    參考文獻
第4章 量子阱/壘界面H_2處理對多量子阱結構性能的影響
    4.1 引言
    4.2 量子阱/壘界面的H_2處理
        4.2.1 實驗部分
        4.2.2 結果與討論
    4.3 H_2處理溫度的影響
        4.3.1 實驗部分
        4.3.2 結果與討論
    4.4 本章小結
    參考文獻
第5章 InGaN綠光量子阱的調(diào)制生長
    5.1 引言
    5.2 高In組分InGaN阱層的生長中斷
        5.2.1 實驗部分
        5.2.2 結果與討論
    5.3 In處理
        5.3.1 實驗部分
        5.3.2 結果與討論
    5.4 本章小結
    參考文獻
第6章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
攻讀博士期間所取得的科研成果
    發(fā)表的論文
    申請的專利
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Effects of multiple interruptions with trimethylindium-treatment in the InGaN/GaN quantum well on green light emitting diodes[J]. 喬良,馬紫光,陳弘,吳海燕,陳雪芳,楊浩軍,趙斌,何苗,鄭樹文,李述體.  Chinese Physics B. 2016(10)



本文編號：3732529