Structural and Optical Performance of GaN Thick Film Grown by HVPE

Thick GaN films were grown on GaN/sapphire template in a vertical HVPE reactor. Various material characterization techniques,including AFM, SEM, XRD, RBS/Channeling, CL, PL, and XPS, were used to characterize these GaN epitaxial films. It was found that stepped/terraced structures appeared on the film surface,which were indicative of a nearly step-flow mode of growth for the HVPE GaN despite the high growth rate. A few hexagonal pits appeared on the surface, which have strong light emission. After being etched in molten KOH, the wavy steps disappeared and hexagonal pits with {1010} facets appeared on the surface. An EPD of only 8 ×10~6cm~(-2) shows that the GaN film has few dislocations. Both XRD and RBS channeling indicate the high quality of the GaN thick films. Sharp band-edge emission with a full width at half maximum（FWHM）of 67meV was observed, while the yellow and infrared emissions were also found. These emissions are likely caused by native defects and C and O impurities.

掺Er/Er+O的GaN薄膜光学性质的研究

利用Raman散射谱研究了GaN注Er以及Er+O共注样品的振动模，并讨论了共注入O对Er离子发光的影响. 在Raman散射谱中，对于注Er的GaN样品出现了300 cm~(-1)和670 cm~(-1)两个新的Raman峰，而对于Er+O共注样品，除了上述两个峰外，在360 cm~(-1)处出现了另外一个新的峰，其中300 cm~(-1)峰可以用disorder-activated Raman scattering (DARS)来解释，670 cm~(-1)峰是由于与N空位相关的缺陷引起的，而360 cm~(-1)峰是由O注入引起的缺陷络合物产生的. 由于360 cm~(-1)模的缺陷出现，从而导致Er+O共注入GaN薄膜红外光致发光(PL)强度的下降

两种结构GaN基太阳盲紫外探测器

分别在金属有机化学汽相沉积（MOCVD）生长的i-Al0.33Ga0.67N／AlN／n-GaN和p-Al0.45Ga0．55N／i—Al0.45Ga0.55N／n＋-Al0.65Ga0.35N的异质结构上，成功研制了太阳盲区的肖特基型和PIN型紫外探测器。研究结果表明，Au与i—Al0.33Ga0.67N形成了较好的肖特基结，响应波长从250—290nm，峰值（286nm）响应率约为0．08A／W；PIN型紫外探测器的响应波长从230～275nm，峰值（246nm）响应率约为0．02A／W。

背照式GaN／AlGaN p-i-n紫外探测器的制备与性能

文章研究了p-GaN／i—GaN／n-Al0.3Ga0.7N异质结背照式p-i—n可见盲紫外探测器的制备与性能。器件的响应区域为310～365nm，最大响应率为0．046A/W，对应的内量子效率为19％，优值因子R0A达到1．77×10^8Ω·cm^2，相应的在363nm处的探测率D^＊=2．6×10^12cmHz^1/2W^-1。

Persistent Photoconductivity in n-type GaN

The persistent photoconductivity（PPC） phenomena in n-type GaN Films grown by metalorganic chemical vapor deposition（MOCVD） have been studied. After using some testing and analysis methods, such as the double crystal X-ray diffraction（DCXRD）, the photolumineseence（PL） spectra, etc, it is found that the issue which influences PPC in n-type GaN is not relative to the dislocations and yellow band （YB）, and is caused by the doping level of Si most likely.

高性能1mm SiC基AlGaN/GaN功率HEMT研制

在6H-SiC衬底上,外延生长了AlGaN/GaN HEMT结构,设计并实现了高性能1mm AlGaN/GaN微波功率HEMT,外延材料利用金属有机物化学气相淀积技术生长.测试表明,该1mm栅宽器件栅长为0.8μm,输出电流密度达到1.16A/mm,跨导为241mS/mm,击穿电压＞80V,特征频率达到20GHz,最大振荡频率为28GHz.5.4GHz连续波测试下功率增益为14.2dB,输出功率达4.1W,脉冲条件测试下功率增益为14.4dB,输出功率为5.2W,两端口阻抗特性显示了在微波应用中的良好潜力.

高量子效率前照式GaN基p-i-n结构紫外探测器

研究了Al0.1-Ga0.9N／GaN异质结p-i-n结构可见盲紫外探测器的制备与性能,P区采用Al组分含量为0．1的AlGaN外延材料形成窗口层，使340-365nm波段的紫外光可以直接透过P区到达i区并被吸收，有效提高了这个波段的响应率与量子效率,并且研究了不同P区AlGaN外延层厚度对探测器性能的影响，制备了两种不同P区厚度（0．1μm和0．15μm）的器件，测试结果表明，P区的厚度对200-340nm波段光吸收的量子效率影响较大，而i区的晶体质量的提高可以有效提高340-365nm波段光吸收的量子效率,并且当P区AlGaN厚度为0．15μm时，器件的峰值响应率达到0．214A／W，在考虑表面反射时外量子效率高达85．6％，接近理论极限，并且在零偏压时暗电流密度为3．16nA／cm^2,表明器件具有非常高的信噪比。

GaN基紫外探测器及其研究进展

宽禁带半导体材料的研究和突破,带动了各种器件的发展和应用.GaN基紫外探测器具有通过调整材料的配比可以调节器件响应的截止波长的优点,可以制备日盲型紫外探测器.对GaN基宽禁带紫外探测器材料体系的研究进展进行了回顾,重点介绍了p型材料的制备、金属半导体接触、材料的蚀刻等.最后,对国内外近期的紫外探测器特别是紫外焦平面器件的研究进展及初步获得的32×32紫外焦平面探测器进行了简单介绍.

掺铕GaN薄膜的Raman散射研究

采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）和离子注入的方法制备了掺铕GaN薄膜。利用Raman散射技术研究薄膜的晶格振动，从而确定离子注入引进的晶格损伤变化情况。结果表明，Eu离子注入剂量越大，对晶格的损伤越严重；Eu离子注入的能量越高，对晶格的损伤也越严重；采用沟道注入方法可以有效地减小对晶体的损伤。离子注入后进行高温退火，可以使晶格中的Ga空位引起的缺陷得到有效的恢复。而N空位引起的缺陷随着退火温度的升高先减少后增多。不同几何配置的Raman谱研究表明，1000℃的高温退火导致了GaN的分解。

MOCVD-Grown AlGaN/AlN/GaN HEMT Structure with High Mobility GaN Thin Layer as Channel on SiC

AlGaN/AlN/GaN high electron mobility transistor (HEMT) structures with a high-mobility GaN thin layer as a channel are grown on high resistive 6H-SiC substrates by metalorganic chemical vapor deposition. The HEMT structure exhibits a typical two-dimensional electron gas (2DEG) mobility of 1944cm2/(V · s) at room temperature and 11588cm2/(V· s) at 80K with almost equal 2DEG concentrations of about 1.03 × 1013 cm-2 High crystal quality of the HEMT structures is confirmed by triple-crystal X-ray diffraction analysis. Atomic force microscopy measurements reveal a smooth AlGaN surface with a root-mean-square roughness of 0. 27nm for a scan area of 10μm × 10μm. HEMT devices with 0.8μm gate length and 1.2mm gate width are fabricated using the structures. A maximum drain current density of 957mA/mm and an extrinsic transconductance of 267mS/mm are obtained.

带有A1N插入层的GaN薄膜的结构及应变研究

利用金属有机化学汽相沉积(MOCVD)法在硅衬底上生长具有AIN插入层的GaN外延膜，采用高分辨X射线衍射(HRXRD)和卢瑟福背散射/沟道(RBS/Channeling)技术研究分析其结构和应变性质。从RBS＜0001＞沟道谱可知，该外延膜具有良好的结晶品质，χ_(min)＝2.5％。利用不同方位角上XRD摇摆曲线测量，可得出GaN(0001)面与Si(111)面之间的夹角β＝1.379°。通过对GaN(0002)和GaN(10(1-bar)5)衍射面的θ-2θ扫描，可以得出GaN外延膜在垂直方向和水平方向的平均弹性应变分别为-0.10%±0.02％和0.69％±0.09％。通过对{10(1-bar)0}面内非对称<1(2-bar)13>轴RBS角扫描可得出由弹性应变引起的四方畸变e_T在近表面处为0.35％±0.02％。外延膜弹性性质表明GaN膜在水平方向具有张应力(e~〃＞0)、在垂直方向具有压应力(e~⊥＜0)，印证了XRD的结果。四方畸变是深度敏感的，通过对不同深度的四方畸变计算可知，A1N插入层下面的GaN外延膜弹性应变释放速度比A1N层上面的GaN层弹性应变释放快，说明A1N层的插入缓解了应变释放速度。

GaN／AlN组织平顶金字塔量子点的应变场分布

利用有限元法，研究了GaN／AlN自组织量子点材料的应变场分布。量子点模型采用了实验观察到的六角平顶金字塔形状，材料的弹性常数考虑了晶体材料的Wurtzite结构特性。在晶格失配处理上，采用了三维各项异性伪热膨胀模型。将基于有限元法的计算结果与简化的基于格林函数理论的解析计算结果进行了比较，验证了模型和计算结论的正确性。最后，讨论了各向异性效应对层间量子点垂直对准的影响，指出量子点材料的各向异性效应可以忽略。本文采用的模型没有采用类似解析计算的假设条件，因此在计算精度和可靠性上，要优于格林函数法。

Dislocation Reduction in GaN on Sapphire by Epitaxial Lateral Overgrowth

High quality GaN is grown on GaN substrate with stripe pattern by metalorganic chemical vapor deposition by means of epitaxial lateral overgrowth. AFM,wet chemical etching, and TEM experiments show that with a two-step ELOG procedure, the propagation of defects under the mask is blocked, and the coherently grown GaN above the window also experiences a drastic reduction in defect density. In addition, a grain boundary is formed at the coalescence boundary of neighboring growth fronts. The extremely low density of threading dislocations within wing regions makes ELOG GaN a potential template for the fabrication of nitride-based lasers with improved performance.

掺Er／Pr的GaN薄膜深能级的研究

利用深能级瞬态谱（DLTS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对GaN以及GaN掺Er／Pr的样品进行了电学和光学特性分析．研究发现未掺杂的GaN样品只在导带下0．270eV处有一个深能级；GaN注入Er经900℃，30min退火后的样品出现了四个深能级，能级位置位于导带下0．300eV，0．188eV，0．600eV和0．410eV；GaN注入Pr经1050℃，30min退火后的样品同样出现了四个深能级。能级位置位于导带下0．280eV，0．190eV，0．610eV和0．390eV；对每一个深能级的来源进行了讨论．光谱研究表明，掺Er的GaN样品经900℃，30min退火后，可以观察到Er的1538nm处的发光。而且对能量输运和发光过程进行了讨论．

掺镨GaN薄膜的微结构与光致发光

利用背散射／沟道（RBS／C）技术、原子力显微镜（AFM）和光致发光（PL）谱研究了掺镨GaN薄膜的微结构和可见光发光特性。RBS／C结果表明，注入Pr后，在注入层引入了晶格损伤；注入样品经1050℃退火后，部分损伤得到恢复，但是晶体质量没有恢复到注入前的状态。AFM结果表明，注入Pr后，表面凹凸不平，而且在注入区引起了膨胀，膨胀幅度达到23．368nm左右。PL结果表明，在850—1050℃退火，发光强度按e指数增加；当退火温度达到1050℃，发光强度最强，经过数据拟合可得Pr^3＋的热激活能为5．8eV。