适用于日盲紫外探测器的高Al组分n型AlGaN的生长

论文摘要

利用有机金属化学气相沉积（MOCVD）的方法,在高质量的铝氮（AlN）模板和铝氮/铝镓氮超晶格（AlN/AlGaN SLs）上,通过改变[TMA/（TMa+TMG）]的流量比例,成功的获得了不同Al组分的高电导性的n型铝镓氮（AlGaN）薄膜。并借由金相显微镜、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）、透射光谱、Raman光谱、Hall测试和电容-电压（C-V）等多种测试手段,对n型（Al）GaN材料的表面形貌、晶体质量、光学性能和电学性能进行了评估。实验结果显示,在保持TMA流量不变的情况下减少TEG的流量可以获得高Al组分的AlxGa1-xN （x>0.4）材料。然而由于Al原子在生长表面的迁移性低于Ga原子,从而在同样的生长条件下,通过减少TEG的了流量,伴随着AlGaN的Al组分的提高的是其表面形貌的恶化。通过在生长过程中通入硅烷可以获得n型掺杂的（Al）GaN薄膜。n-（Al）GaN薄膜的掺杂浓度随着硅烷的摩尔量的增加而增加,其迁移率随着硅烷的增加呈现先上升后下降的趋势。同时,硅烷量的增加也会导致n-（Al）GaN材料晶格的破坏和其尺寸的减小。针对AlGaN材料n型掺杂,较为特殊的是Si的掺杂能级随着Al组分的提高而加深。于是,对于采用同样的硅烷量实现掺杂的AlGaN材料,其实际掺杂浓度随着Al组分的提高而下降。同时,由于Al组分提高造成的AlGaN晶格常数的减少,使得电子与材料晶格碰撞几率增加,也是材料的迁移率也会表现出下降趋势。最后,铟-硅（In-Si）共掺杂的初步结果显示,In在AlGaN材料体系中的引入可以在一定程度上提高AlGaN材料的表面形貌和晶体质量。整体来说,本论文得到的高Al组分n型AlGaN材料能充分满足日盲型紫外探测器的需求。其关于AlGaN掺杂特性的分析可用于指导以后的实验工作。

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 论文的组织与结构

2 实验仪器和测试仪器简介

2.1 AlGaN-MOCVD 系统

2.2 结构测试仪器

2.3 光学测试仪器

2.4 电学测试仪器

2.5 本章小结

3 生长参数计算和材料参数的提取

3.1 MO 源摩尔流量的计算

3.2 硅烷摩尔量的计算

3.3 AlGaN 材料Al 组分的计算

3.4 AlGaN 材料的厚度的计算

3.5 Si-AlGaN 掺杂浓度的计算

3.6 本章小结

4 Si-AlGaN 生长的前期准备

4.1 AlN 模板介绍

4.2 AlN/AlGaN 超晶格的生长

4.3 GaN 的n 型掺杂的研究

4.4 本章小结

5 高Al 组分n 型AlGaN 材料的实现

0.4）的Si-Al_xGa_1-xN 的生长'>5.1 Al 组分（0.3⁰.4）的Si-Al_xGa_1-xN 的生长

0.65）的Si-Al_xGa_1-xN 的生长'>5.2 Al 组分（0.4⁰.65）的Si-Al_xGa_1-xN 的生长

5.3 In-Si 共掺杂技术初步研究

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 本实验工作总结

6.2 实验展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表论文目录

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标签：有机金属化学气相沉积论文; 铝镓氮论文; 型掺杂论文; 铟硅共掺杂论文; 紫外探测器论文;

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