氮化鎵外延膜紅外橢圓偏振光譜的研究.pdf

1、GaN和Ⅲ族氮化物材料是近年來光電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，GaN材料生長(zhǎng)方面有了重大突破，而在基于GaN材料的高功率LED、脈沖連續(xù)LD以及盲陽(yáng)紫外探測(cè)器方面都取得了顯著成績(jī)。GaN材料折射率和消光系數(shù)色散關(guān)系的研究對(duì)GaN基器件尤其是考慮多波段垂直組合的紫外紅外復(fù)合探測(cè)器的研制具有十分重要的意義。雖然有部分研究人員已經(jīng)對(duì)GaN紅外光學(xué)性質(zhì)做了探討，但這些研究多采用體材料樣品或基于GaN外延層的光學(xué)各向同性，且多采用紅外反射或拉曼散射的實(shí)驗(yàn)方

2、法，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不盡相同。橢圓偏振法具有測(cè)量精度高、非損傷性以及能區(qū)分不同物理效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量和隨后的數(shù)據(jù)擬合，不但可以得到GaN材料的光學(xué)特征，還可以得到電學(xué)方面的信息。鑒于GaN載流子濃度的傳統(tǒng)霍耳(Hall)測(cè)量方法中，目前尚存在的歐姆接觸性能影響測(cè)量精度的情況還比較嚴(yán)重，采用紅外橢圓光譜的方法研究GaN材料的電學(xué)性質(zhì)顯得有其特有的優(yōu)勢(shì)。 本文利用紅外橢偏光譜法(IRSE)對(duì)生長(zhǎng)在藍(lán)寶石襯底上的非故意摻雜的Ga

3、N外延膜在9.0-12.5μm波段的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。通過對(duì)橢偏光譜的理論計(jì)算，擬合了本征、n型和p型GaN外延膜中的聲子振動(dòng)參量和等離子振蕩的頻率及阻尼常量，并由此得到了在這一波段GaN各向異性的折射率和消光系數(shù)的色散曲線。同時(shí)還得到了三種樣品的載流子濃度和遷移率，將得到的電學(xué)參數(shù)同Hall測(cè)量結(jié)果做了比較，發(fā)現(xiàn)載流子濃度值符合較好而電子遷移率相差較大，紅外橢偏測(cè)量值大概是Hall測(cè)量值的二分之一。文中對(duì)這一現(xiàn)象，結(jié)合了其他研