论文部分内容阅读
随着LED商业化的普及，对LED的外延材料生长显得越来越重要。作为LED外延膜生长的关键技术InGaN外延材料生长显得尤为重要。在GaN材料上直接生长GaN/InGaN量子阱的LED结构，由于晶格失配导致极化的存在，使得作为发光层的InGaN阱层材料弛豫，电子空穴复合难度加大。而在GaN层上先外延InGaN材料，接着外延LED结构就会大大减小因晶格失配而导致的极化电场的影响，使得大量的电子和空穴聚集并复合，进而提高LED的发光效率。但由于InGaN材料自身特性如GaN与InN间大的品格失配，InN间键能弱，在生长过程中易分解造成金属In表面分凝等因素，导致高质量InGaN材料生长困难。 本文是以InGaN材料MOCVD外延生长为研究内容，调研了InGaN插入层对LED发光及生长条件对InGaN薄膜材料性能的影响，在优化了生长温度、生长速率、生长厚度的情况下，重点研究了在GaN基上分别生长150nm的GaN、固定组分InGaN和渐变组分InGaN三种插入层对InGaN外延材料晶体质量、发光性能等的影响。 实验发现渐变In组分的InGaN插入层可以很好的减少GaN基底和InGaN外延层之间的应力，有效控制InGaN外延层中铟组分的并入，其上生长的外延层比其他二种插入层上生长的外延层的表面形貌和晶体质量都好，低温下PL测试发现渐变InGaN插入层比其他二种插入层的发光强度大，半峰宽小。组分渐变的插入层由于组分是从0％逐渐渐变到10％，所以应力是逐渐释放的，能够改善外延层的表面形貌和晶体质量，其他插入层直接生长在GaN基底上，品格失配大，随着生长的进行受到的应力进一步累积，没有像渐变插入层那样更好的释放应力。同时由于晶格失配的问题会产生失配位错，造成品体质量下降，发光性能随之变差。 所以渐变In组分的InGaN插入层可以很好的改善InGaN外延层及其结构的晶体质量，减小GaN基底和InGaN外延层之间的应力以及位错，生长出高质量的InGaN外延层及相关结构。