【摘要】：隨著半導(dǎo)體材料的不斷發(fā)展,以III族氮化物為代表的第三代半導(dǎo)體材料以其寬的禁帶寬度、高的擊穿場(chǎng)強(qiáng)、和高的電子飽和速度等特點(diǎn)引起了廣泛的研究。其中GaN材料以其在高亮度發(fā)光二極管(LED)、激光二極管以及高溫、高頻和高功率電子器件制造等方面的巨大潛能在過(guò)去的三十年間引起人們的廣泛關(guān)注。但是高電導(dǎo)率的p型難以實(shí)現(xiàn)一直限制了氮化鎵基光電器件的發(fā)展。其次目前GaN材料的應(yīng)用主要以Ga面GaN為主,相比于Ga面GaN而言,使用其他晶面的GaN材料,無(wú)論是在電子器件制備還是光電器件制備方面都有巨大的潛在優(yōu)勢(shì)。但是使用MOCVD在異質(zhì)襯底上外延生長(zhǎng)的其他晶面的GaN都存在較高的位錯(cuò)密度,同時(shí)在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)引入背景雜質(zhì)從而導(dǎo)致了大量的點(diǎn)缺陷。了解這些材料中的雜質(zhì)是如何影響GaN基器件性能和發(fā)光特性是制備高性能器件的基礎(chǔ)。因此本文首先對(duì)p型摻雜的受主雜質(zhì)Mg的離化率進(jìn)行了優(yōu)化研究,接下來(lái)對(duì)GaN薄膜中常見(jiàn)受主雜質(zhì)C對(duì)GaN材料的電學(xué)特性和光電特性的影響進(jìn)行了研究。首先,提出了一種在AlGaN/GaN超晶格界面進(jìn)行Mg受主的δ摻雜來(lái)制備高電導(dǎo)率p型GaN的方法。分別使用了均勻摻雜、δ摻雜和在AlGaN/GaN超晶格界面δ摻雜三種不同的Mg摻雜方法來(lái)實(shí)現(xiàn)p型GaN。室溫下接觸式霍爾結(jié)果證明,AlGaN/GaN超晶格界面處δ摻雜的方法將GaN材料中空穴濃度比均勻摻雜樣品提高了近一倍,方塊電阻降低了1/3。對(duì)這種摻雜模式下的能帶使用APSYS軟件進(jìn)行了仿真,結(jié)合仿真結(jié)果從能帶角度闡明了Mg受主離化率提高的機(jī)理。其次,提出了一種利用受主雜質(zhì)C來(lái)降低GaN薄膜中高背景載流子濃度的方法。分別對(duì)N面、非極性a面和半極性(11-22)面的GaN樣品進(jìn)行了C離子的注入,隨后對(duì)C離子注入的樣品進(jìn)行高溫退火來(lái)恢復(fù)晶格。對(duì)C離子注入并退火后的N面GaN進(jìn)行了變溫接觸式霍爾的測(cè)量,發(fā)現(xiàn)室溫下C離子注入后的N面GaN樣品電阻率比未注入樣品的電阻率大25倍,有效的解決由于O雜質(zhì)導(dǎo)致的N面GaN中背景載流子過(guò)高的問(wèn)題,從而可以通過(guò)引入C受主來(lái)得到高阻的N面GaN材料。最后,對(duì)GaN材料中普遍存在的黃帶發(fā)光現(xiàn)象的機(jī)理進(jìn)行了研究。N面、非極性a面和半極性(11-22)面的GaN樣品在室溫下分別進(jìn)行了C離子和O離子的注入,PL譜的測(cè)量發(fā)現(xiàn)C注入樣品的黃帶發(fā)光有明顯的增強(qiáng)而O注入樣品的黃帶發(fā)光強(qiáng)度則幾乎不變,通過(guò)對(duì)不同離子注入的樣品中缺陷的分析,排除了位錯(cuò)和V_(Ga)對(duì)黃帶發(fā)光顯著提高的影響,證明了C是GaN中黃光的來(lái)源。同時(shí)還對(duì)ELOG生長(zhǎng)的GaN薄膜截面的發(fā)光特性進(jìn)行了研究,PL面掃描結(jié)果發(fā)現(xiàn)ELOG生長(zhǎng)的GaN在生長(zhǎng)過(guò)程C雜質(zhì)結(jié)合量與黃帶發(fā)光強(qiáng)度成正相關(guān),進(jìn)一步驗(yàn)證了C雜質(zhì)與GaN中黃帶發(fā)光之間的關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TQ133.51
【圖文】：

GR而Ga和N而GaNSubstrate的f.}子結(jié)#ul采音圖

雙量子阱（DQW）和單量子阱（SQW）LED 結(jié)構(gòu)示意圖[18]流密度為 100 A/cm2時(shí) N 面和 Ga 面 GaN 基單量子阱（SQW），可以看出在 Ga 面 LED 中阻擋電子注入到量子阱中的勢(shì)壘在 N在了，同時(shí)可以看出在電流密度同為 100A/cm2時(shí) Ga 面 LED 需要。在電子注入到量子阱后，由于在 Ga 面 GaN 基 LED 的 QW 中存

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 薛曉詠;氮化鎵材料的不同極性面拉曼光譜分析[D];西安電子科技大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2714740