InGaN合金作为一种可用于开发全光谱的光电器件的材料,其在InGaN/GaN基LED的工业生产和作为照明源的使用在世界范围内越来越受到重视。除低铟组份的蓝光LED外,高铟组份的绿光、黄光及红光LED一样值得研究。本文的研究目的是促进在没有缓冲层的情况下直接在蓝宝石基底上生长高铟组份InGaN材料的研究和开发,并深化对高铟组份InGaN外延材料的了解。本文所研究材料是采用MEPA-MOCVD技术,在不使用任何缓冲层的情况下,直接将铟组份在50%至80%之间的高铟组份InGaN纳米外延薄膜制备出来。随后利用几种材料表征技术对其结构、表面、光学和振动特性进行了深入研究。采用了高分辨率X射线衍射(HR-XRD)测量分析来确定InxGa1-xN中的组份,但薄膜表面组分和元素化学态是使用X射线光电子能谱(XPS)来分析确定的,拉曼散射光谱(RSS)和变角度光谱椭圆偏振(VASE)对薄膜的光学特性和结构进行了评估。论文的主要研究内容从以下几个方面进行:(1)对高铟组份铟镓氮样品进行X射线衍射测试,并使用软件进行拟合分析。拟合可以得到整个薄膜的组份。(2)对铟镓氮样品进行X光电子能谱(XPS)测试及分析。XPS是一种表面分析技术,通过对各个峰的拟合计算,从而得到其薄膜表面组份及各个元素的化学态。利用XPS计算得到的表面铟组份和HR-XRD得到整个薄膜的值进行比较。同时,继续拟合了价带谱最大值(VBM),可以计算其价带偏移及导带偏移。(3)通过常温和变温椭圆偏振光谱研究样品薄膜光学性质。取三个不同入射角度进行测试,光谱范围从190nm-1600nm(0.78-6.52 eV),并对其中一片样品进行温度变化范围从30℃-600℃的椭圆偏振实验。拟合出薄膜的光学常数,如折射率n,消光系数k等,还可得到薄膜厚度,表面粗糙厚度等信息。(4)对铟镓氮样品进行532nm波长的拉曼散射光谱测试,并结合理论模型对其谱线所显示声子进行理论分析。通过比较本实验结果及已有研究结果,RSS计算结果用不同铟组份独立于基板的声子频率证明了A1(LO)和E2(high)模式的单声子行为。