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本文对GaN基稀磁半导体材料和GaN薄膜材料缺陷结构进行了分析,所获得的创新性成果如下:
1,通过比较分析,选用金属有机化合物MCP2Mn为Mn源,国内首次采用金属有机化合物(MOCVD)成功生长出了具有室温铁磁性的Ga1-xMnxN材料,并利用MOCVD通过delta掺杂方式成功得到了具有室温铁磁性的Ga1-xMnxN材料。测量分析结果表明:在所生长出的Ga1-xMnxN材料中,Mn含量高达3.8﹪;材料在380K为铁磁性,说明其居里温度高于室温,材料的矫顽力50-100Oe;材料中Mn替代了Ga位,为真正意义上的稀磁半导体材料,这为该材料的进一步研究和应用提供了可靠基础。
2.发现并分析了GaN薄膜材料在长时间退火后其微结构的变化:退火后其平均面外倾斜角(tilt)变小(对应螺型TD密度变小),而平均面内扭转角(twist)变大(对应刃型TD密度增大),以及(0002)面内横向相干长度L//变小。
3,发现GaN薄膜材料中的残留应力经长时间退火后得到一定程度的释放,首次确定了不同类型TD对应力的不同的依赖关系:螺型TD的产生和应力没有必然关系,而刃型TD的产生与应力密切相关。该结果对如何降低GaN材料的TD密度有重要的指导意义。
4,利用XRD仔细分析了Si-δ掺杂对不同类型TD密度的影响。发现Si-δ掺杂主要降低刃型TD密度,而对螺型TD密度无明显影响。