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采用计算流体力学软件Fluent对HVPE反应室进行了数值模拟,研究了GaCl载气流量对HVPE反应室气流分布的影响,发现GaCl载气流量是影响GaCl和NH3在衬底上均匀分布的重要因素.采用HVPE方法在不同GaCl载气流量下生长GaN单晶,研究了GaCl载气流量对GaN单晶质量的影响,得到了与模拟一致的结果.

关键词: 模拟 , GaN , 氢化物气相外延 , 气流分布

Si(111)衬底上HVPE GaN厚膜生长

颜怀跃 , 修向前 , 华雪梅 , 刘战辉 , 周安 , 张荣 , 谢自力 , 韩平 , 施毅 , 郑有炓

功能材料

在Si(111)衬底上,以MOCVD方法高温外延生长的AIN为缓冲层,使用氮化物气相外延(HVPE)方法外延生长了15Km的c面GaN厚膜.并利用X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)、拉曼光谱(Raman)等技术研究了GaN厚膜的结构和光学性质.分析结果表明,GaN厚膜具有六方纤锌矿结构,外延层中存在的张应力较小,为0.17GPa,在363.7nm处具有很强的GaN带边发光峰,没有黄带出现.AIN缓冲层有效地阻止了Si衬底和反应气体发生非生长的附加反应,并减小了GaN厚膜自身残余应力,有利于Si(111)衬底上HVPE GaN厚膜的生长.

关键词: 氢化物气相外延 , HVPE , Si , GaN

氢化物气相外延生长GaN膜性质研究

刘战辉 , 张李骊 , 李庆芳 , 修向前 , 张荣 , 谢自力

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.23.012

利用氢化物气相外延技术在c 面蓝宝石上生长得到纤锌矿结构 GaN 膜.采用高分辨 X 射线衍射、拉曼光谱和光致发光谱对GaN 外延膜进行了结构表征和光学性质研究,重点探讨了光致发光谱的温度变化特性.样品(002)面和(102)面摇摆曲线半高宽分别为322和375 arcsec,表明生长的 GaN 膜具有较好的晶体质量.高分辨 X射线衍射、拉曼光谱和光致发光谱测试表明,外延膜中存在0．26 GPa 的面内压应力.变温光致发光谱研究发现 GaN 外延膜中 A 自由激子发射峰和施主束缚激子发射峰随温度变化服从能带收缩理论.但由于 A 自由激子单声子伴峰可能是一种与自由激子动能变化相关的自由激子-声子相互作用的复合机制,导致其峰位呈现先蓝移后红移变化,以及其积分强度出现先增加后降低的现象.

关键词: 氮化镓 , 氢化物气相外延 , 高分辨X射线衍射 , 拉曼光谱 , 变温光致发光谱

自支撑GaN厚膜制备及其光学性能研究

胡强 , 魏同波 , 段瑞飞 , 羊建坤 , 霍自强 , 卢铁城 , 曾一平

稀有金属材料与工程

采用镀Ti插入层在氢化物外延设各中制各了高质量自支撑GaN厚膜.X射线衍射测试发现(0002)峰摇摆曲线的半高宽为260 aresee:5K下样品带边发光峰的半高宽为3 meV,室温下样品的带边发光峰也只有20 meV,并且在室温的PL谱中观察不到黄光带;扫描电子显微镜观察显示,腐蚀后的自支撑GaN厚膜表面有位错延伸形成的六角坑,并估算出样品位错密度约为2.1×107cm-2.这些结果说明镀Ti插入层有助于提高GaN外延层的晶体质量.通过Raman和低温荧光分析,可以看出自支撑GaN厚膜表面应力已经完全释放.研究了不同温度下样品的荧光特性,证明得到的无应力自支撑GaN厚膜具有很好的晶体质量和光学质量.

关键词: 氮化镓 , 氢化物气相外延 , 自支撑厚膜 , 应力释放 , 荧光