algan（al）gan量子阱結(jié)構(gòu)的生長與物性研究

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1、捅斐A1GaN／(A1)GaN多量子阱結(jié)構(gòu)不僅可應(yīng)用于紫外探測器、深紫外發(fā)光二極管，而且可利用量子阱內(nèi)子帶問躍遷制備量子阱紅外探測器。本論文主要從如何提高AIGaN外延薄膜質(zhì)量及A1GaN／GaN多量子阱的生長與物性等方面對AIGaN／(A1)GaN多量子阱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，旨在為后期制備出性能優(yōu)異的量子阱紅外探測器打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。首先，本論文利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法在藍(lán)寶石襯底上外延生長了一系列A1GaN薄膜，研究了不同生長因素對A1GaN材料質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)提高Al的耦合效率可通過降低反應(yīng)

2、室氣壓、增加上下支路氣流、降低NH3流量有效抑制預(yù)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。其次本論文分別研究了A1203／A1N／A1GaN及SiC／AlN／AlGaN這兩種體系中A1GaN材料的生長，通過分析其表面形貌初步了解其生長機(jī)理。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在A1203／AIN／A1GaN體系中，由于出現(xiàn)反向疇，不同極性A1N的生長速率不一樣，導(dǎo)致具有混合極性的A1N外延層表面比較粗糙。而在SiC襯底上外延生長A1GaN由于不存在反向疇，其晶體質(zhì)量及表面形貌明顯改善，而且發(fā)現(xiàn)通過提高NH3流量可有效減小應(yīng)力，提高A1GaN薄膜的質(zhì)量

3、。最后本論文從物理原理上介紹了A1GaN／GaN量子阱紅外探測器的工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計，詳細(xì)闡述了六角結(jié)構(gòu)的C面GaN基異質(zhì)結(jié)材料中存在的固有自發(fā)極化和壓電極化效應(yīng)的起源，探索性地在藍(lán)寶石襯底上外延了一系列表面平整、界面陡峭的多量子阱結(jié)構(gòu)，研究了不同A1GaN／GaN量子阱寬度對光致發(fā)光光子能量的作用，揭示了極化效應(yīng)和量子限制效應(yīng)對量子阱子帶間躍遷的影響。研究表明在設(shè)計A1GaN／GaN多量子阱結(jié)構(gòu)時，應(yīng)同時考慮極化效應(yīng)及量子限制作用以得到合適的探測波長。關(guān)鍵詞：A1GaN／GaN量子阱；金屬有機(jī)

4、化學(xué)氣相沉積(MOCVD)；耦合效率；反向疇；極化效應(yīng)；量子限制作用AbstractA1GaN／(AI)GaNmultiplequantumwells(MQWs)structurehasvariousapplications，suchasultraviolet(or)detectors，deepUVlight—emittingdiodes(LED)．Duetoitsadvantagesininter-subbandtransition，itcanalsobeusedtofabricateinfr

5、aredphotodetectors(calledquantumwellinfraredphotodetector，QWIP)．Inthepresentthesis，AIGaN／(A1)GaNMQWshavebeenprepared如rllighperformanceQWIPandinvestigatedfromtwoaspects，thequalityoftheAIGaNfilmandthegrowthandphysicalpropertiesoftheAIGaN／GaNMQWs．Firstl

6、y,aseriesofAIGaNfilmsweregrownonsapphiresubstratesbyusingmetal—organicchemicalvapordeposition(MOCVD)．TheinfluenceofthegrowthparametersonthequalityoftheA1GaNfilmswasinvestigated．Itisfoundthatthecouplingefficiencyofaluminumcanbeenhancedbydecreasingthep

7、ressureofthereactionchamber,increasingtheMOandhydrideflowrate，anddecreasingtheflowrateofNH3torestraintheparasiticalreaction．Secondly,thesurfacemorphologyoftheA1GaNfilmsepitaxiallygrownonA1203／AINandSiC／A1NsystemsWasstudied，thereforethesurfacegrowthme

8、chanismwasinvestigated．ItisrevealedthatdifferentpolarsledtodifferentgrowthratesbecauseofinversiondomainsinA1Ngrownonsapphiresubstrate，SOthecrystalqualityofthefilmsisbad，whichappearsasaroughsurface．However,thecrystalsurfacequalityisgreatlyimprovedwhen