基于InGaN量子點(diǎn)的GaN蓋層生長(zhǎng)條件優(yōu)化

2013-04-29 呂文彬 清華信息科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室

  多層InGaN 量子點(diǎn)作為有源區(qū)是解決綠光發(fā)光二極管(LED)量子效率低的有效手段,而GaN 蓋層對(duì)于多層InGaN 量子點(diǎn)的外延生長(zhǎng)有非常重要的影響,目前針對(duì)InGaN/GaN量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)中的GaN 蓋層生長(zhǎng)條件研究較少。

  本文采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)外延生長(zhǎng)有GaN 蓋層的InGaN 量子點(diǎn),研究不同外延生長(zhǎng)條件下的GaN 蓋層表面形貌和光學(xué)性質(zhì)。單層InGaN 量子點(diǎn)的密度2×109cm-2,高度5.1 nm,直徑73.5 nm。在單層量子點(diǎn)上改變溫度、載氣等條件生長(zhǎng)20 nm GaN 蓋層,研究發(fā)現(xiàn)適當(dāng)提高溫度并改變載氣,可以使GaN 蓋層表面形貌更為平整,平整的GaN 層有利于多層InGaN 量子點(diǎn)外延生長(zhǎng)的均一性。

  分析認(rèn)為,減小氮?dú)饬髁坎⒃黾託錃饬髁,反?yīng)物氣體分子表面擴(kuò)散長(zhǎng)度增加,使GaN 表面粗糙度下降。溫度升高,Ga 原子有足夠的能量遷移至樣品表面其它區(qū)域,則GaN 表面形貌更為平整。光致熒光(PL)譜表明改變外延生長(zhǎng)條件有藍(lán)移現(xiàn)象,證明在氫氣作載氣且提高溫度的條件下,存在一定程度的InGaN 分解,因此溫度升高幅度和氫氣比例需要適中。