GaN薄膜位錯(cuò)對(duì)載流子性能影響的研究.pdf

1、本文主要研究了利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)工藝在藍(lán)寶石(α-Al2O3)襯底上外延生長(zhǎng)的GaN 薄膜中穿透性位錯(cuò)對(duì)載流子性能的影響。首先通過(guò)改變生長(zhǎng)參數(shù)得到多個(gè)具有不同位錯(cuò)密度的GaN 外延薄膜樣品，并對(duì)部分樣品進(jìn)行快速退火處理，以使同一樣品具有不同位錯(cuò)密度，然后對(duì)樣品進(jìn)行雙晶X射線衍射(DCXRD)、光致發(fā)光(PL)、霍爾效應(yīng)(Hall)及透射電子顯微鏡(TEM)
　　 進(jìn)行檢測(cè)。本實(shí)驗(yàn)中利用TEM 對(duì)薄膜樣品中位錯(cuò)

2、的分布及走向進(jìn)行觀察，并采用簡(jiǎn)便易行的DCXRD 法計(jì)算位錯(cuò)密度。通過(guò)該方法獲得了數(shù)量級(jí)在10 8 cm-2 范圍的位錯(cuò)密度，并在此基礎(chǔ)上探索了位錯(cuò)密度與載流子性能及GaN 光電特性的關(guān)系。
　　 通過(guò)位錯(cuò)密度與載流子濃度及遷移率之間的關(guān)系曲線發(fā)現(xiàn)，載流子濃度隨位錯(cuò)密度的增加逐漸增加，遷移率則相反。通過(guò)分析影響載流子濃度的各種因素，本文認(rèn)為由于位錯(cuò)線附近晶體內(nèi)原子排列發(fā)生畸變，沿位錯(cuò)線存在較大的畸變能，位錯(cuò)密度的增大會(huì)增加施主型

3、缺陷的形成，從而造成載流子濃度隨位錯(cuò)密度的增加而增加。同時(shí)，沿位錯(cuò)線附近存在勢(shì)場(chǎng)，對(duì)載流子具有明顯散射作用，能顯著降低載流子遷移率，因此載流子遷移率會(huì)隨密度的增加而降低，且在10 8 cm-2的位錯(cuò)密度范圍內(nèi)遷移率的變化具有單調(diào)性。
　　 載流子變化會(huì)造成GaN 薄膜性能的改變，通過(guò)對(duì)GaN樣品光學(xué)性能及電學(xué)性能與位錯(cuò)關(guān)系曲線的分析發(fā)現(xiàn)，在位錯(cuò)密度最低的樣品中PL 譜帶邊峰強(qiáng)度最低，黃光峰強(qiáng)與帶邊峰強(qiáng)之比(IYL/I0)最高。而