閃鋅礦GaN微米棒合成及其單根微米棒同質(zhì)結(jié)LED構(gòu)筑.pdf

1、氮化鎵(GaN)具有直接寬禁帶隙、高遷移率、高熱穩(wěn)定性和優(yōu)異光電性能等優(yōu)點(diǎn)。最近由于閃鋅礦結(jié)構(gòu)的GaN比纖鋅礦GaN具有更高的晶體對稱性、更低的聲子散射，從而具有更高的電子遷移率、更高的發(fā)光效率等優(yōu)點(diǎn)，使其在微納光電設(shè)備的應(yīng)用上有更大的吸引力，已經(jīng)引起越來越多的關(guān)注。而GaN微納米棒結(jié)合了GaN與微納米材料的優(yōu)點(diǎn)，擁有與準(zhǔn)一維納米線結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢而在可見光光電器件中廣泛應(yīng)用。特別是在固態(tài)照明中，與二維薄膜相比，以GaN微納米棒為基礎(chǔ)的LED

2、具有更多潛在的優(yōu)勢。目前為了適應(yīng)市場對微納GaN基LED的需求，生產(chǎn)高效率、高亮度、最重要的是低成本的GaN基固態(tài)照明成為了最基本的要求。為滿足這些要求，今天推進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)是使用面積大、成本低的Si襯底和非極性GaN微納材料。
　　本文針對傳統(tǒng)纖鋅礦GaN基LED電子器件出現(xiàn)的，當(dāng)電流增加到一定值后，再增加電流其 LED發(fā)光效率反而下降即‘大電流發(fā)光效率下降效應(yīng)’的問題。利用簡單易操作的化學(xué)氣相沉積法來合成自身無極性的閃鋅礦 Ga

3、N，通過對 Si襯底圖形化處理、溫度、壓力等條件的調(diào)控，合成了形貌和尺寸可控的閃鋅礦和纖鋅礦 GaN微米棒，并在此基礎(chǔ)上分別成功構(gòu)筑了全半導(dǎo)體閃鋅礦和纖鋅礦單根同質(zhì)結(jié)LED。具體研究成果如下：
　　（1）針對合成閃鋅礦GaN時(shí)常常會混有纖鋅礦GaN以及生長缺陷較多的問題，我們對 Si襯底進(jìn)行圖形化處理，通過調(diào)節(jié)溫度、壓力等條件利用化學(xué)氣相沉積法成功合成了純凈的、尺寸可控的、具有規(guī)則立方體形貌的閃鋅礦 GaN微米棒。并初步解釋了生長

4、純相閃鋅礦 GaN微米棒的生長機(jī)理。同時(shí)，對于光致發(fā)光測試時(shí)首次發(fā)現(xiàn)閃鋅礦GaN出現(xiàn)黃光帶進(jìn)行了發(fā)光機(jī)理的探討。
　?。?）為后續(xù)構(gòu)筑器件進(jìn)行相關(guān)性能的對比，我們同時(shí)合成了高質(zhì)量、尺寸可控的、具有規(guī)則六方體形貌的纖鋅礦 GaN微米棒，并對其進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)、形貌以及光電性能的分析。
　?。?）在成功生長出高質(zhì)量單相閃鋅礦和纖鋅礦GaN微米棒的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步成功構(gòu)筑了單根閃鋅礦同質(zhì)結(jié)LED與纖鋅礦同質(zhì)結(jié)LED。測試結(jié)果表明以閃