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氮化镓异质结电子辐照行为的研究

付雪涛  
【摘要】:对以金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)在蓝宝石0001方向生长的氮化镓(GaN)外延层进行能量为1MeV、1.7MeV以及2MeV的电子辐照。卢瑟福背散射/沟道测量(RBS/C)和光致发光光谱(PL)结果显示,在2MeV、1×1015/cm2电子辐照未在GaN外延层中引入明显数量的Ga空位时,GaN外延层的蓝光(BL)强度将会因辐照而降低。这种BL强度的降低归因于2MeV、1×1015/cm2的电子辐照造成GaN外延层内固有的受主与其它点缺陷结合形成复合体所致。当外延层被辐照以2MeV、5×1015/cm2的电子后,Ga空位数量明显增加,其BL强度反弹,这说明蓝光的产生与Ga空位相关。有理由相信,1-价态Ga空位为蓝光的受主。对经生长态与经1MeV、1.7MeV电子辐照的GaN外延层进行了PL谱测量,PL谱结果显示电子辐照可以诱导Ga空位(VGa)与ON结合形成VGa-ON复合体。独立的ON浓度经1.7MeV、1×1018/cm2的电子辐照后会显著减少。 利用高分辨X射线衍射术(HRXRD)(?)寸生长态以及辐照后样品进行研究。结果显示,高能电子辐照可以致使GaN外延层发生部分应变弛豫。对于同样能量的电子辐照,高剂量的电子辐照相对于低剂量的电子辐照可诱导GaN外延层发生更为显著的应变弛豫。利用EBSD技术对样品的夫配应变进行了表征。EBSD结果显示,GaN外延层的图像质量因子(IQ值)会因电子辐照而增加,表明外延层的失配应变因电子辐照而减小。根据弹性原子链松弛原理分析可知,应变的减小与辐照引入的间隙原子大量移出外延层内部有关。 高分辨透射电子显微分析(HRTEM)显示1MeV、1×1018/cm2的电子辐照可以在GaN外延层表层区域造成损伤。采用XRD对GaN外延层的位错密度进行测量,结果显示1.7MeV以及1MeV的电子辐照可以增加GaN外延层中的螺错密度。


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