AllnN材料的生長(zhǎng)及其紫外LED的研制.pdf

1、GaN基材料的禁帶寬度從0.7eV—6.2eV連續(xù)變化，其對(duì)應(yīng)的輻射波長(zhǎng)覆蓋了紫外與可見光區(qū)域，因此其材料在航空、軍事、民用等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景，其中采用GaN材料制作的器件已經(jīng)在發(fā)光器件、激光器、光探測(cè)器以及高頻和大功率電子器件中獲得了廣泛應(yīng)用，但對(duì)于GaN基中三元合金材料AllnN，目前國(guó)外與國(guó)內(nèi)研究比較少。本文在此基礎(chǔ)上利用LP—MOCVD系統(tǒng)，在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)AllnN三元合金材料，目的為了研究材料生長(zhǎng)過程中出現(xiàn)的物理

2、與化學(xué)問題，為今后器件的制備提供科學(xué)依據(jù)。 本文對(duì)三元合金材料AllnN生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了研究，對(duì)材料的性能進(jìn)行了表征。通過理論設(shè)計(jì)并優(yōu)化外延片結(jié)構(gòu)參數(shù)，生長(zhǎng)出了發(fā)光波長(zhǎng)在338nm紫外發(fā)光芯片，目前國(guó)內(nèi)還沒有這樣的報(bào)道。并獲得了如下有創(chuàng)新和意義的研究結(jié)果： 1.通過建立LED三維網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)流過GaN基LED的有源區(qū)電流分布進(jìn)行了理論研究，結(jié)果表明不僅電極的分布位置影響電流大小與電流的分布均勻性外，材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)也會(huì)影響器件

3、的發(fā)光特性。 2.研究了In和Al流量變化對(duì)合金中In組份的影響，此結(jié)果表明：在相同溫度和壓強(qiáng)的生長(zhǎng)條件下，In流量變化對(duì)合金中In組份影響不大，但Al流量變化對(duì)In組份影響很大。 3.研究生長(zhǎng)溫度對(duì)AllnN外延材料中l(wèi)n的組份影響，此結(jié)果表明：隨著溫度的增加，ln的組份減小，當(dāng)溫度超過785℃時(shí)，外延材料出現(xiàn)相分離現(xiàn)象。 4.研究MOCVD生長(zhǎng)室中壓強(qiáng)變化對(duì)ln的組份影響，此結(jié)果表明：隨著反應(yīng)室生長(zhǎng)壓強(qiáng)的增加

4、，ln的組份減小，當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到300Torr時(shí)合金中In元素含量幾乎為零。 5.對(duì)AllnN外延片中元素成份進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)含有Ga元素，并對(duì)其來源進(jìn)行了探討，可能來源于：(1)反應(yīng)室基座含有Ga元素污染雜質(zhì)；(2)反應(yīng)通道中Ga元素的殘留物。 6.生長(zhǎng)出了與GaN晶格相匹配的AllnN(Ga)合金材料，即無應(yīng)變的材料。 7.研制了目前國(guó)內(nèi)幾乎沒人報(bào)道的發(fā)光波長(zhǎng)為338nm與379nm的AllnN(Ga)紫外LED芯片