InN基窄带隙半导体材料的加压MOVPE生长与物性研究
批准号:
61106003
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
30.0 万元
负责人:
张源涛
依托单位:
学科分类:
F0401.半导体材料
结题年份:
2014
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
董鑫、杨德超、史志峰、李冰、赵跃、陈丽
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中文摘要
在InN的禁带宽度从普遍接受的1.9eV进一步被认定为更窄的带隙值0.64eV之后,近年来InN基材料已逐渐成为III族氮化物半导体材料中的研究热点。但由于InN低的分解温度和高的氮平衡蒸气压,制备高质量InN很困难,特别是通过传统的低压或常压金属有机化合物气相外延(MOVPE)很难达到预定目标。本项目以为可用于光通信系统的InN基红外激光器提供高质量的InN基材料作为目标,提出采用加压MOVPE生长和独特的薄气流层横型炉设计的新方案,通过加大反应室氮分压抑制InN分解,实现InN高温生长和薄膜质量的提高,解决InN与InGaN之间生长温度差异问题,同时开展InN基材料的加压生长机理和材料物性的研究。本项目研究将为制备高质量的InN薄膜和InN/InGaN量子阱结构材料开辟一条新途径,提供InN相关的基本物理参数,有效促进InN基材料在光电器件中的应用和发展。
英文摘要
近年来InN基材料已逐渐成为III族氮化物半导体的研究热点。但由于InN低的分解温度和高的氮平衡蒸气压,制备高质量InN很困难,特别是通过传统的低压或常压MOVPE很难达到预定目标。本项目提出采用加压MOVPE生长的新方案,通过加大反应室氮分压抑制InN分解,实现了InN高温生长和薄膜质量的提高,同时开展了材料物性的研究。.在本项目执行期间,我们做了以下五个方面的研究工作:.第一,加压MOVPE法制备InN薄膜及其特性研究。我们采用不锈钢材质的水平式MOVPE反应室在2个大气压下生长InN薄膜,研究了生长温度对InN薄膜特性的影响。研究结果显示,在675°C左右很小的生长温度区间内生长的InN薄膜样品表现出最好的光学和电学性质。.第二,高质量N极性GaN模板的生长研究。我们采用MOVPE法在(0001)面蓝宝石衬底上外延生长了原子级表面光滑的N极性GaN薄膜。通过优化生长参数,已经获得了高质量N极性GaN薄膜,薄膜(0002)面半高全宽仅为50arcsec。高质量N极性GaN可以作为InN基材料的生长模版。.第三,N极性GaN模版上InN基材料生长研究。我们用MOVPE方法制备了N极性InxGa1-xN(0≤x≤1)薄膜,并研究了生长参数对InGaN薄膜的晶体质量以及光学特性的影响。在优化的InN和InGaN生长参数基础上制备了InN/InGaN量子阱,测试并分析了量子阱的光学特性。.第四,InN基异质结的电致发光特性及能带排列研究。制备了n-InN/p-GaN的异质结发光二极管,在正向偏压下,获得了来自InN侧的近红外1.5µm电致发光。并详细研究了n-InN纳米点/p-Si异质结器件及其在室温下的电学特性。另外,利用X射线光电子能谱直接对InN/6H-SiC异质结的价带补偿进行了测量。测得异质结价带补偿量为-0.10+/-0.23 eV,导带补偿量为-2.47+/-0.23 eV,说明该异质结为II型能带排列结构。.第五,其它GaN基相关异质结构器件研究。为在后续研究中设计新颖的器件结构需要,我们探索性制备了三种基于GaN的异质结发光器件。一种是n-ZnO纳米墙网络/p-GaN异质结发光器件,另一种是n-ZnO纳米线阵列/ZnO单晶薄膜/p-GaN异质结发光器件,还有一种是p-ZnO:As/n-GaN/n-SiC(6H)异质结发光器件。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Effect of Phase Purity on Dislocation Density of Pressurized-Reactor Metalorganic Vapor Phase Epitaxy Grown InN
相纯度对加压反应堆金属有机气相外延生长InN位错密度的影响
DOI:10.1143/jjap.51.04dh02
发表时间:2012-04
期刊:Jpn. J. Appl. Phys
影响因子:--
作者:Iwabuchi T;Liu Y;Kimura T;Zhang YT;Prasertsuk K;Watanabe H;Usami N;Katayama R;Matsuoka T
通讯作者:Matsuoka T
DOI:--
发表时间:2014
期刊:Journal of Luminescence
影响因子:3.6
作者:Wu, Bin;Zhang, Yuantao (通讯作者);Shi, Zhifeng;Li, Xiang;Cui, Xijun;Zhuang, Shiwei;Zhang, Baolin;Du, Guotong;
通讯作者:
Relationship between residual carrier density and phase purity in InN grown by pressurized-reactor MOVPE
加压反应堆MOVPE生长InN中残余载流子密度与相纯度的关系
DOI:10.1002/pssc.201100404
发表时间:2012-03
期刊:phys. stat. sol. (c)
影响因子:--
作者:Yuantao Zhang;Takuya Iwabuchi;Ryuji Katayama;Takashi Matsuoka
通讯作者:Takashi Matsuoka
Photofacilitated Controllable Growth of ZnO Films Using Photoassisted Metal Organic Chemical Vapor Deposition
利用光辅助金属有机化学气相沉积实现 ZnO 薄膜的光辅助可控生长
DOI:10.1021/cg300609f
发表时间:2012-09-01
期刊:CRYSTAL GROWTH & DESIGN
影响因子:3.8
作者:Shi, Zhifeng;Wu, Bin;Du, Guotong
通讯作者:Du, Guotong
Parametric study on the controllable growth of ZnO nanostructures with tunable dimensions using catalyst-free metal organic chemical vapor deposition
无催化剂金属有机化学气相沉积可控生长尺寸可调的 ZnO 纳米结构的参数研究
DOI:10.1039/c3ce41733f
发表时间:2014
期刊:Crystengcomm
影响因子:3.1
作者:Dong, Xin;Liang, Hong-Wei;Zhang, Bao-Lin;Du, Guo-Tong
通讯作者:Du, Guo-Tong
GaN基Micro LED芯片材料生长、器件结构和制备技术的关键问题研究
- 批准号:U22A20134
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:255.00万元
- 批准年份:2022
- 负责人:张源涛
- 依托单位:
基于极性面的零极化场InAlN基LED制备研究
- 批准号:62074069
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:61万元
- 批准年份:2020
- 负责人:张源涛
- 依托单位:
AlGaN基垂直结构谐振腔紫外LED研究
- 批准号:61674068
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:张源涛
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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