alingan薄膜及gan基dbr的生长和特性研究

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1、厦门大学硕士学位论文AlInGaN薄膜及GaN基DBR的生长和特性研究姓名：尚景智申请学位级别：硕士专业：凝聚态物理指导教师：张保平20090501摘要III族氮化物(GaN，AIN及InN)半导体材料具有优异的光学和电学特性，已引起人们广泛的关注和研究。特别是在任意组分下都具有直接带隙的AIInGaN四元材料在高效率短波长发光器件和电子器件领域有着广泛的应用前景，目前J下逐渐成为继三元氮化物材料之后国际上新的研究热点。另一方面，GaN基垂直腔面发射激光器(VCSEL)一直是III族氮化物器件研究的前沿课题，而高反射率氮化物分

2、布布拉格反射镜(DBR)作为GaN基VCSEL的重要组成部分，其性能和结构也一直被改良和优化。本论文主要以AIInGaN材料的生长和GaN基DBR的制备两个方面为研究对象，详细研究了利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石C面衬底上制备AIlnGaN薄膜的生长条件和样品的表面、结构及光学性质，设计并制备了高反射率且表面平整的AIN／GaNDBR。具体的研究内容和相应结果有以下几个部分：l、研究了A1InGaN薄膜的MOCVD生长特性。重点研究了不同生长温度下A1InGaN材料表面形貌的变化及成因，实验上直接证明了不

3、同厚度的A1InGaN薄膜内存在的组分拉伸现象(compositionpullingeffect)。发现反应室压强与A1InGaN材料组分及其均匀性有密切的关系。2、确认了低温A1N插入层对A1InGaN材料中应力和表面形貌的影响。3、分析了不同生长温度下A1InGaN薄膜的生长机制并提出了相关的生长模型，通过调整生长温度，成功制备出a轴晶格匹配的A11nGaN／GaN异质外延结构。4、理论上模拟了折射率、周期数和各层厚度偏差对GaN基DBR结构反射特性的影响，为后续的GaN基DBR结构的生长和设计提供了理论指导和依据。生长了

4、A11nGaN／GaNDBR结构，研究了生长温度和GaN缓冲层厚度对A1InGaN／GaNDBR表面和结构的影响。5、通过使用较薄的GaN缓冲层，低温A1N插入层和DBR中A1N层掺入In三种手段，利用MOCVD方法生长了具有高折射率差的A1N／GaNDBR，所制样品分别在蓝光和紫光波段达到99％的高反射率，并且表面较为平整。’关键词：金属有机物化学气相沉积；A1InGaN；分布布拉格反射镜AbstractIII—nitrides(GaN，A1NandInN)havebeenattractingagreatdealofatte

5、ntionandresearchduetotheiroutstandingopticalandelectricalproperties．A11quaternaryA1InGaNalloyswitharbitraryelementcontentsaredirectopticalbandgaps，whichCaDbeusedinhighefficiency1ight—emittingandelectronicdevices．Nowadays，quaternaryA1InGaNalloysarebecominganewstudyho

6、tspotaftertheirternaryalloysystems．Ontheotherhand，GaN—basedverticalcavitysurfaceemittinglaser(VCSEL)iSalwaysthefrontiertopicofIII-nitrides．Therefore．high—reflectivitydistributedBraggreflector(DBR)。asanimportantcomponentinVCSEL，hasalSObeenwidelystudied．InthiSpaper，we

7、focusonpreparationandcharacterizationofquaternaryA1InGaNfilmsandGaN——basedDBRsgrownonC-planesapphirebymetalorganicchemicalvapordeposition(MOCVD)．ThemainresultsaresummarizedasfollOWS：1．GrowthcharacteristicsofquaternaryA1InGaNfiImsareinvestigatedindetai1S．ItiSfoundtha

8、tgrowthtemperaturehasSignificantinfluenceonthesurfacemorphology．WeconfirmthatthecompositionpullingeffectoccursinA1InGaNfilms．WealSOobserve