论文部分内容阅读
GaN基半导体材料是第三代半导体材料,与前两代半导体材料Si和GaAs相比,它具有禁带宽度大、击穿电场强度大、饱和电子迁移率高等优点,在半导体光发射器件、探测器、光伏器件以及高电子迁移率晶体管等器件中有其特有的优势。但GaN材料也面临很多问题,没合适的衬底材料,在掺杂方面,当n型GaN材料中的电子浓度达到1019cm-3量级时,材料缺陷会增加并且结构性能会退化。同时,GaN材料中的自发极化效应和压电极化效应也会影响GaN材料和器件的性能,研究非极性、半极性GaN材料的生长,对提高GaN材料质量和器件性能有重要意义。本文对生长重度掺杂GaN材料和非极性GaN材料进行了研究,主要工作如下:1.使用MOCVD在不同SiH4流量条件下生长了重掺杂n型GaN材料,研究了SiH4流量对于材料光学性能、晶体质量、电学性能和表面形貌的影响。结合光荧光测试、XRD测试、霍尔测试等GaN材料表征方法,研究了重掺杂GaN中SiH4流量抑制材料黄光带发光的机制。并且在SiH4流量为20sccm时,制备出了载流子浓度为6.4?1019cm-3、(0002)和(1002)面的FWHM分别为273arcsec和339arcsec的n型重掺杂GaN材料。2.为了改善重掺杂Ga N材料的表面形貌,研究了SiH4掺杂方式对于重掺杂n型GaN材料表面粗糙度、晶体质量、光学特性的影响,并结合缺陷选择性腐蚀方法研究了掺杂方式对于材料内位错数量和类型的影响。采用Delta掺杂方式制备出平方根粗糙度为6.17nm、载流子浓度为3.06?1019cm-3、(002)和(102)面的FWHM分别为269arcsec和343arcsec的重掺杂n型GaN材料。3.为了获得晶体质量更好的非极性a面GaN材料,使用In AlN/GaN超晶格插入层结构来制备非极性GaN材料。分别生长了包含超晶格结构和不包含超晶格结构的a面GaN材料,使用高倍光学显微镜对比它们的表面形貌,使用HRXRD全面分析了材料的结晶质量。包含有超晶格结构的a面GaN材料的最低半高宽为911arcsec。4.研究了非极性a面GaN材料的腐蚀特性。解释了非极性a面GaN材料与极性GaN材料腐蚀特性的不同,说明了非极性a面GaN材料腐蚀出凹槽表面形貌的原因。5.研究了缓冲层的生长时间对于半极性(11-22)面GaN材料的表面形貌和腐蚀特性的影响。