GaN材料的位错运动特性及缺陷发光特性研究

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题名	GaN材料的位错运动特性及缺陷发光特性研究
作者	黄俊
学位类别	博士
答辩日期	2011-11
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	徐科
关键词	GaN 位错缺陷滑移应力发光
学位专业	微电子学与固体电子学
中文摘要	近年来，III族氮化物（AlN，GaN和InN）及其合金由于其在发光器件，光电子器件及高功率器件上的巨大的应用价值而受到广泛的关注。然而，III族氮化物，尤其最关键的GaN材料，还存在着较高的缺陷密度，这将影响到器件性能的进一步提高。要开发出减少位错密度的技术手段，我们必须对位错的形成，运动特性有更深入的了解。另外，对缺陷发光特性的了解也有助于我们对器件的设计提出新的思路。本论文详细研究了氢化物气相外延（Hydride Vapor Phase Epitaxy-HVPE）生长的GaN材料的位错运动特性，位错对材料物理性质的影响以及缺陷光学性质，主要成果如下： 1. 关于位错运动特性 a. 在前人对各向同性薄膜受力分析的基础上，进一步推广和完善了位错的力学分析手段，建立了一个系统的分析方法，可以用来计算沿任意晶体方向生长的GaN 外延膜的失配位错的最可能滑移系。这对于选择不同晶面生长GaN材料具有理论上指导意义。 b. 利用纳米压痕技术在GaN体单晶模拟了位错的增殖和滑移过程。通过研究，我们揭示了在GaN的塑性变形中，位错的增殖和运动主要是通过交滑移实现的。 c. 在实验中发现，GaN的c面和非极性面的力学性质有明显的差别，通过对比研究证实，这种差别来源于这两种面上的塑性变形过程中的位错滑移机制的不同。 2. 关于位错分布 a. 对HVPE生长的不同厚度的GaN材料进行了研究，发现随着厚度的增加，位错密度呈指数下降，与此同时，残余应力也呈指数下降趋势，分析表明残余应力不但与GaN/蓝宝石的界面热失配有关，而且与位错密度分布有关。 b. 对GaN晶体质量与力学性质的关系做了系统的研究，并得到随着位错密度的下降，其力学性能近乎线性上升的关系。 c. 对非极性面GaN的局域塑性变形做了表征和分析，结果表明，残余应力分布和位错分布完全一致，揭示了残余应力是和塑性变形的关联性。 3. 缺陷光学性质 a. GaN 的v-pit的内部存在着大量的缺陷，这些缺陷的分布和发光特性用CL（cathodoluminescence，阴极荧光）光谱进行了研究。研究表明，在V-pit内位错密度的对发光的影响并不是那么大，反而是点缺陷对GaN的发光效率影响更大。 b. 利用纳米压痕，我们在GaN材料的局部区域得到很多的位错。但是，CL的测试发现，这些位错滑移过的区域会产生能量低于带边的蓝光峰。经研究显示，这些发光的来源具有点缺陷的特征。分析表明塑性变形中产生的点缺陷可能源于位错割阶的攀移。
语种	中文
公开日期	2012-09-10
内容类型	学位论文
源URL	[http://58.210.77.100/handle/332007/683]
专题	苏州纳米技术与纳米仿生研究所_测试分析平台
推荐引用方式 GB/T 7714	黄俊. GaN材料的位错运动特性及缺陷发光特性研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011.