InGaNGaN量子阱光致发光特性的测试与分析

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1、InGaN／GaN量子阱光致发光特性的测试与分析(申请硕士学位)作者姓名：郭媛专业名称：微电子学与固体电子学指导老师：陈鹏教授南京大学物理系二零一一年五月三十日MeasurementandAnalysisofthePhotoluminescenceofInGaN／GaNQuantumwells(Master’SDegree)Author：GuoYuanMajor：MicroelectronicsandSolidStateElectronicsSupervisor：Prof．ChenPengSchoolofElectricalSciencea

2、ndEngineeringNanjingUniversityMay30，2011III毕业论文题目：!旦鱼巡鱼丛量主隧出墼塞整盐：睦鲍型达鱼金堑垡垫主堂量固堡垫主鲎专业韭级硕士生姓名：鄞撞指导教师(姓名、职称)：睦照塾撞摘要从20世纪90年代初开始，世界范围内掀起了研究高亮度可见光发光二极管(LED)的热潮，以它为基础的固体照明正在迅猛发展。因为高亮度LED采用双异质结构，要求材料具有良好的晶格匹配，这个要求对用于异质结LED的材料体系提出了严格的限制。III-V族氮化物半导体材料，拥有优良的光电性质，化学性质非常稳定，可在高温、酸碱、辐射

3、环境下使用，并且禁带宽度大，因此在大功率的电子器件方面颇具吸引力，已引起了国内外众多研究者的兴趣。人们最感兴趣的III—V族氮化物是AIN、GaN、InN及其合金，通过控制它们各自的组份，其禁带宽度可从InN的O．7eV到GaN的3．4eV直到A1N的6．2eV连续变化，覆盖了整个可见光区，并扩展到紫外范围，适合制备高亮度LED。本论文就是在这种情况下立题的，首先利用光荧光的测量方法，研究了宽禁带半导体量子阱的发光特性，比较了分别在蓝宝石和GaN衬底上生长的两组InGaN／GaN多量子阱室温下的发光性能，然后进一步分析了在GaN衬底上生长的

4、InGaN／GaN多量子阱低温下的发光特性。最后，通过AFM，变功率光致发光(PL)和阴极荧光谱(cL)的实验手段，研究了4个InGaN／GaN单量子阱的发光特性，除了生长温度，这4个样品的其它生长条件都是相同的。得到如下结论：1．在相同的激发功率密度下，GaN衬底上生长的InGaN／GaN多量子阱发光强度明显高于蓝宝石衬底上的，由此证明扩展缺陷对复合效率有很大的影响。2．在任何温度大功率激发条件下，自由载流子(或自由激子)的带边复合占主导地位，并且带边复合的强度随温度或激发功率的下降而减弱；在室温以下小功率激发条件下，局域的杂质能级引入的

5、束缚激子复合占主导地位，其复合强度随温度或者激发功率的下降而单调上升。IV3．带边复合在样品温度上升或者激发功率变大时发生蓝移，而局域的束缚激子复合辐射的峰值波长，随样品温度和激发功率的变化没有明显变化。4．带边复合的半峰宽(FWHM)不随温度及激发功率变化，局域的束缚激子复合的半峰宽随激发功率增加而增加。5．InGaN系统是否会发生相分离同温度有关，同时GaN与InGaN之间的晶格失配度也影响InGaN外延层中的相分离。6．在670"C下生长的样品中，InGaN发生了相分离，形成了富InN区量子点。关键词：宽带隙，蓝宝石衬底，GaN衬底，

6、InGaN／GaN多量子阱，光致发光(PL)，变功率，变温，自由激子，束缚激子，相分离，晶格失配度，量子点本论文得到国家重点基础研究发展规划(2011CB301900)，国家高技术研究发展规划(2009AA03A198)，国家自然科学基金(60990311，60721063，60906025，60936004，60731160628，60820106003)，江苏省自然科学基金(BK2008019，BK2010385，BK2009255，BK2010178)，南京大学扬州光电研究院研发基金的资助。VSPECIALIZATION：Microe

7、lectronicsandSolidStateElectronicsPOSTGRADUATE：GuoYuanABSTRACTFromthebeginningofthe1990s，therehasbeenworldwideupsurgeofresearchinghi曲-brightnessLED，basedonwhichthesolidilluminationisdevelopingrapidly．Sincehigh·brightnessLEDadoptsdoublehetero-structure，itdemandsthatthemater

8、ialshouldhavegoodlatticematch．Thisneedputastrictlimitonthematerialsystemwhichisusedforthe