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氮化镓(GaN)是Ⅲ-Ⅴ族宽直接带隙半导体材料,具有六方对称纤锌矿结构,其室温下的禁带宽度是3.39eV,激子束缚能为26meV。GaN在抗辐射、耐高温、耐酸碱、热导率、强度硬度等方面有着诸多优势,因此具有广泛的应用前景。随着制备方法的成熟与光电产业的发展,GaN在半导体激光二极管(LD)、发光二极管(LED)、紫外探测器、高电子迁移率晶体管(HEMT)、金属半导体场效应管(MESFET)等光电器件中都有广泛的应用。 本文采用H3PO4表面刻蚀和SiOxNy表面钝化的方法对GaN薄膜进行了表面处理,并且利用光致荧光(PL)光谱研究了表面处理对室温、低温下荧光的影响。同时利用光致荧光激发(PLE)光谱对GaN可见区域的两处发光的起源进行了讨论。 常温PL谱分析表明,酸处理可以去除GaN薄膜表面的污染,从而降低表面处非辐射跃迁几率,增强紫外荧光效率。表面钝化可以降低表面非辐射复合比率,从而大幅提高荧光效率;同时酸处理会导致GaN表面和近表面层缺陷增加,造成可见荧光增强明显;低温PL谱分析表明,表面钝化在一定程度上消除了自由激子在GaN的表面的复合过程,因此使自由激子对紫外光的贡献大大降低;对可见发光部分研究表明,GaN的黄带和蓝带均与激子有关,2.9eV处的蓝带发光可能源自界面或近表面层中带内缺陷能级上的激子复合。