离子注入法制备犌犪犖犈狉薄膜的犚犪犿犪狀光谱分析

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1、Seediscussions,stats,andauthorprofilesforthispublicationat:https://www.researchgate.net/publication/236936666RamanSpectraAnalysisofGaN:ErFilmsPreparedbyIonImplantationArticleinGuangpuxueyuguangpufenxi=Guangpu·March2013DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2013)03-0699-05·Sour

2、ce:PubMedCITATIONREADS1184authors,including:Dong-YanTaoChaoLiuChineseAcademyofSciencesChineseAcademyofSciences2PUBLICATIONS2CITATIONS16PUBLICATIONS65CITATIONSSEEPROFILESEEPROFILEAllcontentfollowingthispagewasuploadedbyChaoLiuon07April2015.Theuserhasrequestedenhanceme

3、ntofthedownloadedfile.第３３卷，第３期光谱学与光谱分析Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．３，ｐｐ６９９７０３２０１３年３月ＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓＭａｒｃｈ，２０１３离子注入法制备犌犪犖∶犈狉薄膜的犚犪犿犪狀光谱分析陶东言，刘超，尹春海，曾一平中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室，北京１０００８３摘要对离子注入法制备的ｕ，ｎ和ｐＧａＮ∶Ｅｒ三种类型的薄膜样品进行了Ｒａｍａｎ光谱分析。Ｅｒ＋注入ＧａＮ样品后新出现了２９３，３６２和６７０ｃｍ－１等波数的Ｒａｍａｎ峰，

4、其中２９３ｃｍ－１处的Ｒａｍａｎ峰被指认为无序激活的Ｒａｍａｎ散射（ＤＡＲＳ），３６２ｃｍ－１和６７０ｃｍ－１处的Ｒａｍａｎ峰可能与离子注入后形成的ＧａＮ晶格缺陷有关。上述ＧａＮ∶Ｅｒ样品在８００℃退火前后的Ｅ２（ｈｉｇｈ）特征峰均向高频方向移动，表明薄膜晶格中均存在着压应力。采用洛伦兹拟合分析了Ｒａｍａｎ光谱中组成Ａ１（ＬＯ）模式峰的未耦合ＬＯ模与等离子体激元耦合模ＬＰＰ＋在不同样品中的出现情况，定性指出了ＧａＮ∶Ｅｒ系列样品中载流子浓度的变化规律。关键词氮化镓；离子注入；稀磁半导体；Ｒａｍａｎ光谱中图分类号：Ｏ６５７．３７文

5、献标识码：Ａ犇犗犐：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１００００５９３（２０１３）０３０６９９０５禁止的Ｒａｍａｎ模式或不激活的Ｒａｍａｎ模式有可能被激活，引言而在Ｒａｍａｎ光谱中出现一些与杂质或缺陷有关的局域振动模式（ＬＶＭ）。Ｌｉｍｍｅｒ等［１０］将Ａｒ，Ｍｇ，Ｐ，Ｃ和Ｇａ等离子注氮化镓（ＧａＮ）作为宽带隙的第三代化合物半导体，已成入ＧａＮ薄膜中，注入剂量在５×１０１２～６×１０１５ｃｍ－２范围内，为当前最受重视的ⅢⅤ族化合物半导体材料之一，在微电发现离子注入后会在ＧａＮ晶格中引入一些与注入离子种类子、光电子、光纤通讯等

6、领域中具有十分广阔的应用前景。无关的Ｒａｍａｎ散射峰，如３００，３６０和６７０ｃｍ－１峰等，然而在ＧａＮ中掺入不同的稀土元素（ＧａＮ∶ＲＥ）可以发出从可见迄今对ＧａＮ∶ＲＥ材料Ｒａｍａｎ光谱分析的文献报道仍很光到红外光范围不同波长的光，如在ＧａＮ中掺入Ｅｒ可以发少［１１，１２］。本研究分析了Ｅｒ＋注入不同载流子类型的ＧａＮ薄绿光［１］，掺入Ｐｒ和Ｅｕ可以发红光［２，３］，掺入Ｔｍ可以发蓝膜样品及其退火前后的Ｒａｍａｎ光谱，旨在研究Ｅｒ＋离子注光［４］等。除了深入研究ＧａＮ∶ＲＥ材料的发光特性以外，近入以及快速退火处理对ＧａＮ∶Ｅ

7、ｒ薄膜样品结构性质的影响。年来实验发现ＧａＮ∶ＲＥ材料还呈现出丰富多彩的室温铁磁性能，使其成为一类在自旋电子学领域中有重要应用前景的１实验部分稀磁半导体（ＤＭＳ）候选材料之一，引起了各国学者的广泛关注和研究兴趣。采用金属有机物化学气相沉积（ＭＯＣＶＤ）法在２英寸ｃ目前制备ＧａＮ∶ＲＥ薄膜材料的典型工艺有离子注入法面蓝宝石衬底上外延生长制备了１．５μｍ厚的非有意掺杂（ｕ和原位生长掺杂法两种。离子注入法的优点是工艺简单、掺ＧａＮ，高阻样品狀ｅ～１０１５～１０１６ｃｍ－３），Ｓｉ掺杂（ｎＧａＮ，狀ｅ＝杂范围和离子浓度都可以精确控制

8、，缺点是注入过程将不可５．３×１０１８ｃｍ－３），Ｍｇ掺杂（ｐＧａＮ，狀１６ｃｍ－３）三ｐ＝７．７５×１０避免地引入大量晶格缺陷，需要通过高温退火处理使晶格得种载流子类型的ＧａＮ薄膜，然后采用双能态离子注入法制到部分恢复。Ｒａｍａｎ光谱分析是一种快速、灵敏而非