形核層生長速率和阱層生長溫度對MOCVD生長GaN外延薄膜的影響.pdf

1、近年來，氮化鎵基半導體材料廣泛應用于發(fā)光二級管、太陽能電池等各類電子器件領域中,尤其是GaN基LED器件已經(jīng)達到了大規(guī)模商業(yè)化應用的水平。本文采用金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）方法，在藍寶石襯底上生長具有不同形核速率的 GaN外延薄膜，系統(tǒng)地研究了GaN形核島的尺寸及其均勻性對后續(xù)高溫GaN層生長中位錯演變機制的影響；此外，還研究了阱層生長溫度對 InGaN/GaN多量子阱（MQWs）晶體質量和光學性能的影響，較為全面地了解阱層生長

2、溫度對 MQWs內在物理機制的影響規(guī)律，主要研究成果如下所述。
　　在c面藍寶石襯底上生長不同形核速率的四組GaN外延薄膜。當形核速率為1.92?/s時，會形成尺寸適宜、均勻分布的形核島，有利于螺位錯在島橫向生長過程中同一級水平位置處彎曲，并發(fā)生相互作用而湮沒，且此時形核島高度大致相同，因此島與島合并時界面的傾轉和偏轉量較小，在界面處形成的刃位錯也較少。因此，當形核速率為1.92?/s時，薄膜的螺型位錯密度（0.955×108 c

3、m-2）和刃型位錯密度（3.32×108 cm-2）以及黃帶峰強度達到最小值，并且具有最高的載流子遷移率（385 cm2V-1S-1）和最低的本征載流子濃度（5.2×1016 cm-3）。
　　采用 MOCVD方法在藍寶石襯底上生長具有不同阱層生長溫度的InGaN/GaN MQWs結構。隨著阱層生長溫度降低，阱層In組分增大，界面晶格失配引起的壓應力增大，大量的應力以缺陷的方式釋放出來，導致因位錯傳播延伸至表面形成的 V型坑尺寸和