【摘 要】
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三元合金氮化铟镓(InGaN)由于其禁带宽度能够在0.7eV(近红外)-3.4eV(近紫外)连续调节而受到各国科学家及学者广泛的研究。特别是高In组分的InGaN合金更是在全光谱、高效率太
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三元合金氮化铟镓(InGaN)由于其禁带宽度能够在0.7eV(近红外)-3.4eV(近紫外)连续调节而受到各国科学家及学者广泛的研究。特别是高In组分的InGaN合金更是在全光谱、高效率太阳能电池以及高亮度、低能耗半导体发光二极管(LED)等光电器件领域有广泛的前景。然而到目前为止,生长和研究InGaN合金的报导却很少,外延生长很难获得高质量的InGaN薄膜材料,主要原因在于：1)氮化镓(GaN)和氮化铟(InN)间有很大的晶格失配(约为10%),容易在InGaN薄膜中产生失配位错；2)InN具有高挥发性,生长需要较低的温度,而基于普通金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长GaN的温度又较高,这就给InGaN薄膜的生长提出了较为严格的要求；3)由于In的分解温度较低,In原子比Ga原子难于进入六方晶格,在高In组分的InGaN薄膜中容易产生相分离。实验是以自行研制的配有反射高能电子衍射(RHEED)原位监测设备的电子回旋共振—等离子体增强金属有机物化学气相沉积(ECR-PEMOCVD)为装置,采用三甲基镓(TMGa)作为镓源,三甲基铟(TMIn)作为铟源,高纯氮气(N2)作为氮源,在蓝宝石α-Al2O3(0001)衬底上生长InGaN薄膜。本文在α-Al2O3(0001)衬底上,以GaN为缓冲层外延生长出单晶InGaN薄膜。使用X射线衍射(XRD)、RHEED和原子力显微镜(AFM)等测试方法对薄膜的晶体结构和表面形貌进行了表征,利用电子探针(EPMA)对Ga和In的含量进行了测量,通过Zygo3D表面轮廓仪对薄膜的厚度进行了测量。XRD分析表明薄膜沿C轴择优取向生长；通过EPMA测量的In组分与通过XRD分析得到的结果具有高度的一致性,组分分别为0.06、0.1、0.33、0.58；AFM显示薄膜较为平整,RMS值在4.16～8.14nm。以上结果表明,本实验可以生长出不同In组分(特别是高In组分)的沿C轴择优取向的InGaN结晶薄膜。
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