InN薄膜的制備、微結(jié)構(gòu)及光電特性研究.pdf

1、有關(guān)新型半導(dǎo)體薄膜材料的研究已經(jīng)持續(xù)多年，它是新功能材料等研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)課題之一。在III-V族半導(dǎo)體化合物中，氮化銦(InN)是性能優(yōu)良的新型半導(dǎo)體材料，由于其本身具有特殊的物理性質(zhì)和潛在的應(yīng)用價(jià)值，故而備受國(guó)內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。理論研究表明，InN材料在 III族氮化物半導(dǎo)體材料中具有最高的遷移率、峰值速率、電子漂移速率和尖峰速率以及具有最小的有效電子質(zhì)量，這些特性使得InN材料在高頻率和高速率晶體管的應(yīng)用上具有非常獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)

2、。隨著分子束外延法制備的帶隙為0.7 eV的高質(zhì)量InN薄膜的出現(xiàn)，InN材料受到越來越多的關(guān)注。目前國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)InN的晶格振動(dòng)、電學(xué)輸運(yùn)、非線性光學(xué)、光致發(fā)光等特性進(jìn)行了多方面的研究。研究表明InN有望成為實(shí)現(xiàn)高頻高速率晶體管、異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)管、超快光開關(guān)器件、光限幅器件以及高性能太陽能電池的最佳材料。本文從InN薄膜的制備、微結(jié)構(gòu)和光電性能入手，圍繞InN薄膜的生長(zhǎng)條件、薄膜表征及其光電性能等方面開展了一系列研究工作。
　

3、　文中我們計(jì)算了InN材料的電子結(jié)構(gòu)和輸運(yùn)性質(zhì)，制備了InN薄膜和InN異質(zhì)結(jié)器件。通過XRD、AFM、SEM、EDS、分光光度計(jì)和Keithley2400對(duì)薄膜和器件進(jìn)行了系統(tǒng)的、標(biāo)準(zhǔn)的分析，重點(diǎn)研究了生長(zhǎng)參數(shù)對(duì)InN薄膜形貌及性質(zhì)的影響和InN異質(zhì)結(jié)器件的制備和性能。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.用VASP和WIEN2k等第一性原理計(jì)算軟件，結(jié)合半經(jīng)典玻爾茲曼理論計(jì)算了InN材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性常數(shù)、熱輸運(yùn)性質(zhì)、能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度

4、、電子局域函數(shù)及電子輸運(yùn)特性，研究InN材料的熱電性能，探討其在熱電領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　2.用射頻反應(yīng)濺射方法在不同N2/Ar比例下在Si（111）和石英襯底上生長(zhǎng)了InN薄膜，對(duì)薄膜的組分、結(jié)晶狀態(tài)、形貌及光學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行了表征，研究了不同N2/Ar比例對(duì)InN薄膜形貌和性質(zhì)的影響。
　　3.用射頻反應(yīng)濺射方法在不同襯底溫度下在Si（111）和石英襯底上生長(zhǎng)了InN薄膜，并對(duì)薄膜的結(jié)晶狀態(tài)、形貌及光學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行了表征，研究了不

5、同襯底溫度對(duì)InN薄膜形貌和性質(zhì)的影響。
　　4.用優(yōu)化后的InN薄膜生長(zhǎng)參數(shù)制備Au/n-InN/p-GaN/Au異質(zhì)結(jié)器件，表征了GaN襯底上InN薄膜特性，并初步研究了Au/n-InN/p-GaN/Au異質(zhì)結(jié)器件I-V特性。
　　5.用優(yōu)化后的 InN薄膜生長(zhǎng)參數(shù)制備 Au/InN/Nb:SrTiO3/In異質(zhì)結(jié)器件，表征了Nb:SrTiO3襯底上InN薄膜特性，并初步研究了Au/InN/Nb:SrTiO3/In異質(zhì)結(jié)