《寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)光材料》2.2氮化物材料測試技術(shù)2

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1、大綱2.2.1X-raydiffraction,XRD2.2.2Photoluminescencespectroscopy,PL2.2.3Cathodoluminescencespectroscopy,CL2.2.4Scanningelectronmicroscopy,SEM2.2.5Transmissionelectronmicroscopy,TEM2.2.6Atomicforcemicroscopy,AFM2.2.7Secondionmassspectroscopy,SIMS2.2.8Halleffect22.2.5TransmissionElectronMicroscopy,TEM

2、TEM工作原理?以波長極短的電子束作為照明源，用電磁透鏡聚焦成像的一種具有高分辨本領(lǐng)、高放大倍數(shù)的電子光學儀器TEM表征技術(shù)?可以進行EELS，EDS，TEM和高分辨TEM表征5TEM與光學顯微鏡6截面樣品的制備生長面襯底壓制0.5mm2.5mm2mmTEM應(yīng)用-硅基GaN外延層微結(jié)構(gòu)分析LED全結(jié)構(gòu)片（藍光生長條件）891011（1-101）p-GaNEBLGaNc面MQWsn-GaN12ab（1-101）面GaNc面13C面In組分變化：14（1-101）面In組分變化15TEM觀測位錯Fig.2Dark-fieldcross-sectionalTEMimagetakenundert

3、wo-beamconditionwithg=[1120](a)andg=[0001](b)observedfromdirectionperpendiculartoc-axis水平方向的TEM圖像可以很好的觀察到各個缺陷的類型。E標志的刃和混合位錯，s標明的螺位錯。采用TiN大量的減少了E型缺陷。但是對S的影響不是很大。位錯相消得判據(jù)g·b=0分別測量兩種位錯phys.stat.sol.(c)4,No.7,2528–2531觀察GaN外延層內(nèi)刃位錯17單晶GaN納米線高分辨TEM和電子衍射花樣18多晶電子衍射花樣192.2.6AtomicForceMicroscopy,AFMAFM?原子力

4、顯微鏡（AtomicForceMicroscopy,AFM）,納米級高分辨掃描探針顯微鏡，以原子間力為工作基礎(chǔ)的顯微鏡，從STM發(fā)展而來，STM（ScanningTunnelMicroscopy，掃描隧道顯微鏡）只能測量導(dǎo)電樣品，基于隧道電流?金屬，半導(dǎo)體，絕緣體；大氣,液體下直接觀測21原子間的距離和作用?原子間作用力：原子間距離很大時，相互作用很?。痪嚯x減小時，斥力和引力以不同函數(shù)形式增大22AFM探針?利用尖銳針尖在樣品表面運動，因針尖尖端原子與樣品表面原子存在范德華力，使微懸臂產(chǎn)生微小彎曲，檢測懸臂彎曲所造成的微小位移量，得到樣品表面形貌成像?AFM主要測試表面粗糙度，或表面起伏

5、程度?探針針尖：硅或氮化硅，針尖半徑：10-幾十納米，由MEMS技術(shù)制作?橫向分辨率可以達到0.1-0.2nm，縱向分辨率可達到0.01nm23?AFM懸臂的大小在數(shù)十至數(shù)百微米，通常由硅或者氮化硅構(gòu)成，其上裝有探針，探針尖端的曲率半徑在納米量級。當探針被放置到樣品表面附近時，懸臂上的探針頭會因受到樣品表面的范德瓦耳斯力而彎曲偏移。偏移由射在微懸臂上的激光束反射至光敏二極管陣列而測量到24成像模式?AFM可以在不同模式下運行。這些模式可以被分為靜態(tài)模式（StaticMode，也稱接觸模式，ContactMode），或其他一系列動態(tài)模式（DynamicMode，如非接觸模式（Non-Con

6、tactMode）、輕敲模式(TappingMode)、側(cè)向力模式(LateralForceMode)）25GaN表面AFM照片?GaN/Sapphire?V坑密集分布?GaN/GaNthicklayer27AFM應(yīng)用云母的原子像（接觸模式）DVD光盤表面（接觸模式）2.2.7SecondIonMassSpectroscopy,SIMSSIMS工作原理?二次離子質(zhì)譜是利用質(zhì)譜法分析初級離子入射靶面后，濺射產(chǎn)生的二次離子而獲取材料表面信息的一種方法。?一定能量的離子打到固體表面會引起表面原子、分子或原子團的二次發(fā)射，即離子濺射。濺射的粒子一般以中性為主，其中有一部分帶有正、負電荷，這就是二

7、次離子。利用質(zhì)量分析器接收分析二次離子就得到二次離子質(zhì)譜。?二次離子質(zhì)譜可以分析包括氫在內(nèi)的全部元素，并能給出同位素的信息，分析化合物組分和分子結(jié)構(gòu)。二次離子質(zhì)譜具有很高的靈敏度，可達到ppm甚至ppb的量級，還可以進行微區(qū)成分成像和深度剖面分析。?用途：分析組分，雜質(zhì)30SIMS工作原理31323334SIMS應(yīng)用35原位生長及500度，600度退火后ZnO薄膜中H原子分布362.2.8Hallmeasurement霍爾效應(yīng)，Ha