GaN外延薄膜点缺陷与材料电学光学性质关系研究

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GaN外延薄膜点缺陷与材料电学光学性质关系研究

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毕业论文范文题目：GaN外延薄膜点缺陷与材料电学光学性质关系研究，论文范文关键词：GaN外延薄膜点缺陷与材料电学光学性质关系研究
GaN外延薄膜点缺陷与材料电学光学性质关系研究毕业论文范文介绍开始：
【论文摘要】：GaN材料作为一种第三代半导体材料,具有宽禁带、高电子饱和漂移速度和高击穿场强等优点,目前被广泛用于研制各种光电器件和高温、高频微波大功率器件。器件级的GaN材料大多数都是在异质衬底上用MOCVD的方法外延得到的。由于衬底和GaN外延层之间存在较大的晶格失配和热失配,以及材料的生长方式,导致GaN外延层中存在很多的缺陷,这些缺陷主要包括高密度的位错和各种点缺陷。高密度的缺陷会影响器件工作的方方面面,因此探究不同种类的缺陷对材料和器件产生的不同影响,以及如何获得低缺陷密度的GaN材料是本领域的研究重点。GaN材料作为一种新型的半导体材料,人们对材料特性的研究（略..）仍然不够充分,与GaN材料相关的很多物理机理需要得到进一步的研究。本文的重点是研究GaN材料的点缺陷对GaN薄膜光学和电学性质的影响。本文研究的实验样品,基本上全部是由拥有自主产权的西安电子科技大学的MOCVD生长获得,借鉴国内外研究的成果,结合理论分析,通过实验手段,研究GaN中部分点缺陷的表征及物理作用机理。本文的主要工作和成果如下:1.从GaN材料的电学特性着眼,研究了AlGaN/GaNHEMT材料的GaN外延层的漏电问题。首先确定漏电是因为GaN材料中的点缺陷提供的背景载流子造成的;接着,从理论的角度排除了GaN中可能起施主作用的氮空位(VN)、氮间位(N（略..）i)、镓间位(Gai)、氮反位(NGa)这些本征点缺陷是非故意掺杂的呈n型GaN薄膜中背景载流子的主要来源;接下来,用SIMS手段表征GaN薄膜中的杂质缺陷,通过比较分析,得出了O杂质是非故意掺杂的GaN外延层中n载流子主要来源的结论,并指出O元素主要来源于蓝宝石衬底的分解。2.通过多组的对比实验和因素排除,得出在GaN外延层C、O含量均较低的材料中,掩埋电荷层是GaN外延层漏电主导原因的结论。同时,分析得出螺位错密度和成核层的质量是影响衬底O杂质向上扩散的主要因素。另外,通过XPS的表征手段,揭示了GaN外延层中n型背景载流子会被少量的C元素补偿的现象,并详细说明了（本文此处忽略..）C元素的作用机理。3.发现了C杂质的含量与黄带发光强度有着一致性的联系。选取了具有代表性的7个结构不同、C含量不同的样品,对它们的黄带发光强度和C含量进行了比对,得出了C杂质是黄带的主要来源的结论。并对C元素导致黄带做了物理机理分析,指出n型GaN内的C杂质受光激发后由非平衡态CN0向稳定态CN-1复合时辐射,可能是黄带发射的主要原因。4.提出了一种间接判断镓空位(VGa)浓度的表征方法,通过V/III比生长数据比较法,n型载流子浓度SIMS测试法和Ga/N比值XPS测试法这三种方式来组合分析镓空位(VGa)的相对浓度。5.比较分析了不同样品C含量不同的原因。分别指出MOCV（略..）D比HVPE生长方法得到GaN材料中C含量高是因为源的原因;用C杂质结合模型解释了非极性a面GaN比极性c面GaN中C含量高是因为晶面的原因,a面GaN中的N位更容易被C原子所替代;指出了Fe原子因为体积更大对N位保护作用更好,从而减少了C的含量。6.指出成核层的种类、厚度和生长温度对杂质O和C含量影响均大,成核层的越厚,对衬底O的阻挡作用越好,而低温成核层系统因为其在升温的时候要重结晶,所以不能生长太厚,而高温AlN成核层是边成核边结晶的模式,所以基于HT-AlN成核层得到的GaN外延层质量较高,C、O含量较低。

以上为本篇毕业论文范文GaN外延薄膜点缺陷与材料电学光学性质关系研究的介绍部分。

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