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。

在复合衬底γ-Al2O3／Si（001）上生长GaN

采用分子束外延（MBE）生长方法，使用γ-Al2O3材料作为新型过渡层，在Si（001）衬底上获得了没有裂纹的GaN外延层，实验结果表明使用γ-Al2O3过渡层有效地缓解了外延层中的应力．通过生长并测试分析几种不同结构的外延材料，研究了复合衬底γ-Al2O3／Si（001）生长GaN情况，得到了六方相GaN单晶材料，实现了GaNC面生长．预铺薄层Al及高温AIN层可以提高GaN晶体质量，低温AIN缓冲层可以改善GaN表面的粗糙度．为解决Si（001）衬底上GaN的生长问题提供了有益的探索。

GaN非线性光学效应研究进展

本文简述了对非线性光学材料的一般要求，详细介绍了GaN材料的极化效应，以及因此而具有的良好非线性光学效应。以波长转换为例说明了它在未来全光网络中的应用前景。

用MOCVD法生长GaN基自组装量子点的相关实验及其分析

GaN基相关材料的量子点生长是半导体材料研究的一个热点，尤其是用MOCVD方法生长GaN基自组装量子点占了相当的比例，因此相关的文献较多，但综述性文章却不多见。鉴于此，本文综述了用MOCVD法制备GaN基量子点的不同实验方法，并对影响量子点牛长的实验条件和参数做了简要的分析。希望能够对相关的实验研究工作提供一些参考。

在双热舟化学气相沉积系统中通过掺In技术生长GaN纳米线和纳米锥

在现有的一台蒸发镀膜机基础上，设计加工了一个双热舟化学气相沉积系统．该系统具有真空度高、升温速度快、源和衬底温度可分别控制等优点，有利于化合物半导体纳米材料的生长．利用该生长系统，通过在生长过程中掺入等电子杂质In作为表面活性剂，分别在野衬底和3C—SiC／Si衬底上生长出高质量的具有纤锌矿结构的单晶GaN纳米线和纳米尖三棱锥．所得产物通过场发射扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、能量色散x射线谱仪、x射线衍射仪，和荧光谱仪进行表征．这里所用的生长方法新颖，生长出的GaN纳米尖三棱锥在场发射和激光方面有潜在的应用价值．

RF-MBE Grown AlGaN/GaN HEMT Structure with High Al Content

A Si doped AlGaN/GaN HEMT structure with high Al content (x= 44%) in the barrier layer is grown on sapphire substrate by RF-MBE. The structural and electrical properties of the heterostructure are investigated by the triple axis X-ray diffraction and Van der Pauw-Hall measurement, respectively. The observed prominent Bragg peaks of the GaN and AlGaN and the Hall results show that the structure is of high quality with smooth interface.fabricated and characterized. Better DC characteristics, maximum drain current of 1.0A/mm and extrinsic transconductance of 218mS/mm are obtained when compared with HEMTs fabricated using structures with lower Al mole fraction in the AlGaN barrier layer. The results suggest that the high Al content in the AlGaN barrier layer is promising in improving material electrical properties and device performance.

采用PECVD方法制作SiO2绝缘层的AlGaN/GaN MOS-HFET器件

为了进一步减小栅漏电,提高击穿电压,将MOS结构的优点引入ALGaN/GaN HEMT器件中,研制并分析了新型的基于AlGaN/GaN的 MOS-HFET结构.采用等离子增强气相化学沉积(PECVD)的方法生长了50 nm的SiO2作为栅绝缘层,新型的AlGaN/GaN MOS-HFET器件栅长1 μm,栅宽80 μm,测得最大饱和输出电流为784 mA/mm,最大跨导为44.25 ms/mm,最高栅偏压+6 V.

GaN生长速率的研究

采用在位监控方法研究了MOCVD系统中GaN材料的外延生长速率与NH3流量、TMGa流量、Ⅴ/Ⅲ比等生长参数的关系.GaN生长速率随NH3流量的提高先增加后减小,而随TMGa流量的增加线性的增加.在不同NH3流量的情况下,GaN生长速率随TMGa流量增加的速率不同.GaN的生长速率与Ⅴ/Ⅲ比没有直接的关系,而与NH3,TMGa等条件有关.实验结果表明,MOCVD系统中存在着较强的预反应.预反应的程度与TMGa的流量成正比.

缓冲层厚度对MOCVD法生长GaN外延薄膜性能的影响

本文研究了低温GaN(LT-GaN)缓冲层表面形貌,其随厚度的变化规律及对随后生长GaN外延膜各项性能的影响.用场发射扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究LT-GaN缓冲层表面形貌,发现随着厚度的增加,其表面由疏松、粗糙变得致密、平整,六角GaN小晶粒的数量减少,且取向较为一致.用X光双晶衍射(XRD)、AFM和Hall测量研究1μm厚本征GaN外延薄膜的结晶质量、表面粗糙度、背底载流子浓度和迁移率等性能,发现随着LT-GaN缓冲层厚度的增加:XRD的半高宽FWHMs增大,表面粗糙度先减小后又略有增大,背底载流子浓度则随之减少,而迁移率的变化则不明显.通过分析进一步确认LT-GaN缓冲层的最优生长时间.