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ZnO薄膜的MOCVD生长及GaN/Si绿光LED特性研究

王立  
【摘要】:本论文分为两大部分。第一部分为氧化锌薄膜的MOCVD生长及性能研究;第二部分为硅衬底氮化镓基绿光LED材料生长及器件性能研究。 第一部分: 氧化锌作为一种多功能材料,已经有着几十年的应用历史。然而,在近年短波长发光器件越来越受重视的背景下,氧化锌作为一种具有巨太潜力的发光材料正在被人们重新“发现”。与氧化锌的传统应用不同,要制作高效率的发光器件,必须首先获得高质量的氧化锌单晶薄膜。近几年来,尽管国际上氧化锌单晶薄膜的制备取得了重要进展,但是可实用的氧化锌发光器件仍没有制备成功。在这种背景下,本文开展了使用金属有机化学气相沉积技术制备氧化锌薄膜的研究。 本文使用一台自制的常压金属有机化学气相沉积系统进行氧化锌薄膜生长。通过大量的生长实验,对各种生长条件对氧化锌薄膜质量的影响进行了系统的研究。经过工艺优化,本文在蓝宝石衬底和硅(111)衬底上都成功制备出高质量的氧化锌单晶薄膜。本文对蓝宝石衬底上制备的氧化锌薄膜的结构和光学特性进行了深入的分析。本文还研究了高温退火对蓝宝石衬底上氧化锌薄膜结构和光学特性的影响。在这些研究中,本文获得了以下具有创新性的研究结果: 1、本文研究了缓冲层生长温度对氧化锌外延薄膜的影响,提出了一种高温缓冲层生长方法。采用该方法制备的氧化锌薄膜的(0002)和(1012)面X射线摇摆曲线半峰宽最小值分别达112弧秒和214弧秒,为当前文献中使用化学气相沉积法制备的氧化锌薄膜的最小值。 2、通过使用氮化铝缓冲层,本文在硅衬底上生长出高质量的氧化锌单晶薄膜。其(0002)和(1012)面X射线摇摆曲线半峰宽最小值分别达410弧秒和1321弧秒,为当前文献中硅(111)衬底上制备的氧化锌薄膜的最小值。 3、目前关于氧化锌薄膜化学气相沉积过程中的在线测量技术的报道很少。本文研究了蓝宝石衬底上生长氧化锌薄膜过程中在线测量的激光干涉反射率曲


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