论文部分内容阅读
上个世纪90年代初开始,高亮度可见发光二极管(LED)的研究得到迅猛发展。因为高亮度LED采用双异质结构,要求材料具有良好的晶格匹配,这个要求对用于异质结LED材料体系提出了严格的限制。Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体材料,拥有优良的光电性质,稳定的化学性质,可在高温、酸碱、辐射环境下使用,并且禁带宽度大,因此在大功率电子器件方面颇具吸引力,已引起了国内外众多研究者的兴趣。人们感兴趣的Ⅲ氮化物半导体材料包括氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)以及它们的三元、四元合金化合物(In,Ga,Al)N,是一类直接宽带隙半导体材料,通过调节三元、四元合金的三族元素固熔含量,禁带宽度可以从InN~0.7eV到AlN~6.2eV之间连续可调,相对应的波长覆盖了从近红外到紫外较宽广的光谱范围。本论文围绕Ⅲ族氮化物的光电性质,主要针对在不同生长条件下InGaN/GaN单量子阱进行了光电性质的测试,结合SEM和AFM等试验手段展开了研究与探索。得到的主要结论如下:1.控制其他条件一样,生长温度(780℃—830℃)下InGaN样品的表面形貌有巨大差异,温度越高,材料越平整,但铟含量减少。另外,发现铟的富集现象。2.不同生长温度样品的常温光致发光谱显示,随着生长温度的升高,发光波长蓝移,发光效率受到V型坑的影响比较大,表现出与V型坑密度一致的规律。样品V型坑附近的发光效率明显高于无坑的区域。束缚机子复合发光机制比较明显。3.通过对样品从15K到300K变温光致发光的测量,发现能带随环境温度升高呈现出S曲线,可由In组分波动而产生类量子点的局域化激子复合发光和能带收缩效应来解释。4.随着薄膜生长温度的升高,In含量减少,Ga含量相对增加,有效电子质量增大,合金散射效应加强,载流子迁移率下降。随着生长温度进一步增加,薄膜表面变得平整,杂质缺陷迅速减少,从而杂质散射与缺陷散射的影响减弱,导致电子迁移率又迅速上升。对样品退火以后,发现载流子浓度降低,进而使得霍尔迁移率提高。