一、应力和掺杂对Mg:GaN薄膜光致发光光谱影响的研究（论文文献综述）
陈基伟[1]（2021）在《新型宽禁带半导体复合薄膜的光学性质》文中提出自旋电子器件和柔性无机LED是当前宽禁带半导体领域两大被热门研究的关键技术。一方面,Zn O得益于其极高的激子结合能,成为有望实现室温自旋器件的热门候选材料之一。但是时至今日,Zn O材料精确控制的过渡金属掺杂仍然存在诸多难点,例如掺杂量过低,杂质分布不均匀,杂质对薄膜形貌、性质影响不可控等。为克服这些难点,全面、深入的表征分析对薄膜生长工艺优化提供的指导作用是巨大的。基于此,我们通过高分辨X射线衍射仪、X射线光电子能谱、光致发光谱（常/变温）、拉曼光谱、原子力显微镜等表征手段对Ni掺杂Zn O进行了全面的形貌、物相、光学性能分析,旨在为掺杂工艺的优化提供指导。另一方面,柔性显示单元作为主要的瓶颈仍然严重阻碍着可穿戴设备和虚拟现实的技术的革新。为了获得柔性的光电器件,一种有效的方法是将高效长寿命的无机光电薄膜从其刚性外延衬底转移复合到异质软衬底上。在这部分研究中,我们首次展示了一种柔性、可拉伸、透明的In Ga N/Ga N多量子阱-PAAM LED,提供了一种无机半导体材料和有机水凝胶之间的新型融合,在新兴的可穿戴光电器件和虚拟现实设备中展示出巨大的应用潜力。论文的研究主要从以下方面进行:（1）研究了在不同Ni源流量下MOCVD生长的镍掺杂氧化锌（Zn O/Ni）复合薄膜的结构与光学性质,联合多光谱表征构建了薄膜光学性质与杂质形态之间的物理模型。通过物相和组分分析,我们发现制备的Zn O/Ni薄膜具有良好的（002）晶面取向,当Ni以1.5-7.7%的单质态含量掺入薄膜时,随着其含量的增加和温度升高,Zn O/Ni的带隙变窄且带间辐射复合几率降低。在不同波长光致发光谱中,低浓度（<25 sccm和～2%）Ni掺杂可以增益辐射复合跃迁,而高浓度Ni诱导产生缺陷相增加非辐射复合。当温度从14 K升温到室温,低Ni源流量（≤100 sccm）样品带隙红移且三阶发光峰都变弱。由于载流子局域化,高Ni源流量（150 sccm）样品在50 K左右出现“S”形带隙偏移。通过构建杂质分布与带隙偏移之间的模型,我们认为带隙异常及光谱的特征变化根本原因在于杂质团聚。而且拉曼光谱表明Ni掺杂引起不对称的晶体振动也与杂质团聚相关,由此系统地讨论了Zn O/Ni薄膜光学性能与结构之间的联系。（2）利用腐蚀转移工艺制备了一种柔性、可拉伸、透明的In Ga N/Ga N MQWs-PAAM复合柔性LED。通过这种LED,量子阱的能带和积分发光强度（增加了31.3%以上）将受到外部机械刺激（尤其是弯曲）的显着调制。由于水凝胶与量子阱膜的杨氏模量比极小,且复合薄膜界面之间的范德华力很弱,复合膜可以承受约21.1%的拉伸,并在拉伸形变下具有稳定的光致发光特性。此外,水凝胶衬底的氢键吸附和优异的透明性极大地便利了光电器件的封装和发光。在这项研究中,我们将无机LED向异质衬底PAAM转移,实现了有机/无机复合LED膜的设想,即材料的光电功能与机械性能相整合,将为器件设计打开新的思路。
司书芳[2]（2021）在《铁基窄带隙氧化物的合成及性质研究》文中认为铁性氧化物结构稳定、性能卓越、应用广泛,是一类重要的功能材料。其灵活多样的晶体结构和元素组成使其具备突出的掺杂容忍度,不仅可以在特定格位进行离子掺杂以实现对其结构对称、能带分布以及自旋排布等特性的调控,还可以将其与其他材料固溶或复合,通过弹性相互作用使多种自由度之间相互耦合,从而诱发材料的多功能性。通过不同方式的性能优化,铁性氧化物在低功耗高密度逻辑存储器、自旋电子器件和能量收集器等多功能器件中表现出更加广阔的应用前景。此外,铁电氧化物因其特有的体光伏效应备受关注,但其在光伏领域的广泛应用依然受到本征宽带隙的限制。因此探索窄带隙铁性氧化物并将其应用于太阳能光伏器件也成为铁性材料研究的重要目标。本论文以铁基铁性氧化物为研究主线,聚焦于铁基钙钛矿、铁基双钙钛矿氧化物与尖晶石铁氧体等铁性材料,通过固相反应法、溶胶-凝胶技术以及脉冲激光沉积技术制备了多个组分的BiFeO3（BFO）基、（K,Na）0.5Bi0.5TiO3（（K,N）BT）基和KNbO3（KNO）基铁性材料。采用离子掺杂、固溶和复合等实验策略对材料进行性能优化,并通过多维度的表征和测试手段深入研究晶体结构、微观形貌、能带结构以及光、电、磁性质,为多功能材料和器件的研发提供新思路。本论文的创新性成果包括以下几点:1.通过离子掺杂实现对BFO进行光学带隙和自旋磁序的调控。采用固相反应法制备二价离子Bi位掺杂的Bi0.7A0.3FeO3（BAFO,A=Ca,Sr,Pb,Ba）陶瓷,溶胶-凝胶法制备了La3+、Mn2+惨杂的Bi0.85La0.15FeO3（BLFO）、BiFe0.85Mn0.15O3（BFMO）与Bi0.85La0.15Fe0.85Mn0.15O3（BLFMO）多晶薄膜,旨在探索不同离子掺杂对BFO陶瓷与薄膜的结构及性质的影响。X射线衍射（XRD）和拉曼散射光谱数据表明高温烧结制备的BAFO陶瓷和BFO基薄膜均为结晶良好的多晶钙钛矿结构。陶瓷和薄膜样品均因离子掺杂发生由菱方相向立方相的转变,并且由于掺杂离子半径的不同而引起相应的晶格膨胀与收缩的现象。通过Williamson-Hall分析法估算了薄膜的晶格应力,验证了离子掺杂导致的晶格畸变现象。拉曼光谱分析表明,Bi位和Fe位离子掺杂会引起不同波段拉曼模式的变化,也进一步证实了离子掺杂对Bi-O键、Fe-O键与FeO6振动的改变。扫描电子显微镜（SEM）的测试结果显示,与BFO样品相比,BAFO的晶粒由椭圆形转变为方形,尺寸明显减小,边界更加清晰。La3+的掺杂有助于改善薄膜致密性,而Mn2+掺杂导致晶体中氧空位增多,BLFO和BLFMO薄膜的生长质量优于BFMO薄膜。纯BFO陶瓷和薄膜的光学带隙（Eg）分别为1.97eV 和 2.56eV,BCFO 陶瓷的Eg降至 1.96 eV,而 BSFO,BPFO 和 BBFO 陶瓷的带隙相较于BFO增大,这一现象是由于晶格膨胀引起的化学压减小导致的。Mn2+掺杂可引入带尾态有效窄化BFO薄膜的带隙,而La3+掺杂因伯斯坦-莫斯效应使薄膜带隙展宽,使BLFMO薄膜的Eg降至2.36 eV。室温下的磁滞回线（M-H）表明,Sr2+,Pb2+和Ba2+的掺杂会引起陶瓷样品从反铁磁性到铁磁性的转变,其归因于掺杂引起的晶格畸变对BFO本征螺旋反铁磁结构的破坏。2.采用固溶和复合两种改性方式进一步实现对BFO基陶瓷的带隙窄化与磁、电特性优化。固相反应法制备（1-x）Bi0.7Ba0.3Fe0.7Co0.1Ti0.2O3-xBaFe0.35Co0.15Nb0.5O3（（1-x）BBFCT-xBFCNO）固溶体与（1-x）BiFeO3-xZnFe2O4（（1-x）BFO-xZFO）复合陶瓷,两种方法均有效地调整了 BFO基氧化物的结构和性质,在带隙窄化方面表现突出。XRD衍射图谱分析表明实验制备的BFO基固溶体与复合陶瓷均表现出良好的结晶度。钙钛矿型BBFCT和双钙钛矿型BFCNO均呈现立方结构,但两者的固溶体转变为菱形结构,揭示了晶格畸变的存在。在（1-x）BFO-xZFO复合陶瓷的XRD图谱中发现两组相互独立的衍射峰,表明两相均独立存在在复合陶瓷中,并且未发生化学反应。（1-x）BBFCT-xBFCNO固溶体陶瓷中,三个频段的拉曼活性模式均发生了明显的变化,表明BFCNO的加入对BBFCT中Bi-O键、Fe-O键及FeO6八面体都产生了影响。（1-x）BFO-xZFO复合陶瓷中,中、高频的拉曼模式相较于低频模式变化更加明显,表明ZFO的加入主要作用于Fe-O键及FeO6八面体。双钙钛矿型BFCNO与尖晶石型ZFO均可提高BFO基氧化物对可见光的吸收能力,通过固溶和复合使0.4BBFCT-0.6BFCNO陶瓷和0.4BFO-0.6ZFO陶瓷的光学带隙值分别降至1.56 eV和1.83 eV。带隙的窄化主要起源于晶格畸变所引起的FeO6晶体场环境的变化。在（1-x）BBFCT-xBFCNO固溶体陶瓷中发现了铁磁性和铁电性,其磁性的变化可借助不同离子间的Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用和束缚磁极化子理论作出解释。（1-x）BFO-xZFO复合陶瓷表现出线性M-H关系,这是由于ZFO的正尖晶石结构使其在室温下表现为顺磁性,因此无法有效改善BFO本征螺旋反铁磁结构。3.钙钛矿氧化物（K,Na）0.5Bi0.5TiO3（（K,N）BT）与尖晶石铁氧体复合材料的结构与特性研究。固相反应法分别制备（1-x）K0.5Bi0.5TiO3-xCoFe2O4（（1-x）KBT-xCFO）与K0.25Na0.25Bi0.5TiO3（KNBT）基复合陶瓷,实验表明将铁电相与铁磁相复合是实现多铁性材料的有效手段,同时尖晶石铁氧体可以有效窄化钙钛矿KBT与KNBT本征宽带隙,使其成为更加理想的铁电光伏材料。XRD衍射图谱表明,在（1-x）KBT-xCFO复合陶瓷与KNBT基复合陶瓷中均检测到两组独立的XRD衍射峰,分别表征了钙钛矿氧化物相与尖晶石铁氧体相。从低频、中频和高频三个波段分别讨论两组复合陶瓷拉曼活性模式的变化,发现尖晶石铁氧体的加入主要改变了中频波段的拉曼模式,这是由于尖晶石相的过渡金属离子进入KBT/KNBT中,引起Ti-O键的键长和键角的变化,从而改变其振动方式。在KBT基复合陶瓷中,CFO相的增加有效地改善了 KBT在可见光范围的吸光能力,复合陶瓷的带隙从KBT的3.320 eV降低到1.331 eV。尖晶石相Co0.8Ni0.2Fe2O4（CNFO）、Co0.8Zn0.2Fe2O4（CZFO）及 Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4（CNZFO）的加入分别使带隙由KNBT的3.38 eV降至2.50 eV、2.63 eV和2.58 eV。M-H曲线测试表明,CFO相的加入使复合陶瓷从KBT的反铁磁性转变为铁磁性,且饱和磁化强度随着CFO含量的增加而增大,其铁磁性主要来源于CFO相中四面体和八面体亚晶格中金属离子之间发生的超交换作用。电滞回线（P-E）测试表明,尖晶石铁氧体对复合陶瓷的电学特性也有突出的优化作用。其中,尖晶石相NCFO、ZCFO以及NZCFO的加入对KNBT基复合陶瓷的铁电性有明显的增强作用,各项电学参数都被显着提高。4.探究铁基双钙钛矿氧化物对KNbO3（KNO）基陶瓷光、电、磁特性的调控。首先通过脉冲激光沉积法制备铁基双钙钛矿Ba(Fe1/3Ni1/3Nb1/3)O3（BFNNO）外延单晶薄膜,并以固相反应法制备了（1-x）KNbO3-xBa(Fe1/3Ni1/3Nb1/3O3（KBFNNO）与（1-x）KNbO3-xBa(Co1/3Ni1/3Nb1/3)O3（KBCNNO）固溶体陶瓷,结果表明铁基双钙钛矿氧化物可有效优化KNO基材料的性能,对其带隙窄化作用尤为突出。通过脉冲激光沉积技术制备了 BFNNO单晶薄膜,探索并优化了薄膜的生长工艺。实验证明,700℃是BFNNO单晶薄膜生长的最适宜的衬底温度。通过X射线反射（XRR）图谱计算了650℃衬底温度下制备的薄膜厚度,约为61.538 nm,并与SEM截面图测得的厚度十分接近。通过光致发光（PL）光谱分析了BFNNO单晶薄膜的光学特性,结果表明薄膜的光学带隙值约为0.99 eV。在KBFNNO固溶体中,KNO的多组特征峰合分别合并为单一峰,证实了从正交到立方的相变的发生;同时衍射峰向低角度偏移,表明了由离子半径不同所引起的晶面间距增大和晶胞体积膨胀现象。拉曼模式的变化进一步表明BFNNO的加入对KNO晶体结构和对称性的影响。铁基双钙钛矿氧化物BFNNO极大地窄化了KNO的带隙,使固溶体表现出1.62 eV的窄带隙。同时,BFNNO的加入使KNO从本征抗磁性转变为铁磁性,并在一定程度上增强了材料的极化强度。最后,将KBCNNO固溶体陶瓷与KBFNNO材料体系进行了对比研究。结果表明,铁基双钙钛矿的BFNNO更能有效地窄化KNO的光学带隙;在磁性方面,虽然BCNNO陶瓷在室温下表现为铁磁性,但它与KNO的固溶体却转变为顺磁性,因此在磁性优化方面BCNNO也不如BFNNO;在电学性质方面,KBCNNO固溶体表现为接近线性的P-E关系,表明BCNNO也无法改善KNO的铁电性,三组实验共同证明了铁基双钙钛矿氧化物BFNNO性能的优越性。
焦腾[3]（2021）在《β-Ga2O3薄膜的MOCVD制备与可控掺杂研究》文中进行了进一步梳理β-Ga2O3是近年来新兴的超宽禁带半导体材料之一,因具有4.2～4.9eV的超大禁带宽度,高热稳定性和天然衬底可以大规模生产等特点而受到广泛关注。β-Ga2O3击穿电场高,导通电阻低,巴利加优值高,还具有室温铁磁性和阻变特性,结合当前先进的材料制备和表征技术,使β-Ga2O3处于电子（功率器件）、光电子（光探测和发光器件）和传感系统（应用传感器）等领域的发展前沿。β-Ga2O3单晶可以直接通过熔体生长获得、薄膜可以通过多种工艺制备,加上日益完善材料表征技术和基础物理学的发展,为β-Ga2O3器件制备提供了可靠基础。此外,对于β-Ga2O3材料的研究也进一步促进了包括工程、计算和理论研究等领域的发展。虽然β-Ga2O3材料的一些关键问题已取得了较大突破,但在材料制备、性质研究和相关器件应用等方面尚不够深入,特别是β-Ga2O3薄膜质量仍然较低,可控掺杂研究也不成熟的问题使得β-Ga2O3器件性能距离实际应用仍存在较大差距。本文针对以上两个重要问题,采用高温MOCVD系统,对β-Ga2O3薄膜制备和n型掺杂进行了深入细致的研究:1.以MOCVD工艺在c面蓝宝石衬底上生长了β-Ga2O3薄膜,通过对比实验,对薄膜性质有重大影响的工艺条件进行了调整与优化。对在不同条件下制备的薄膜进行了表征,分析了薄膜生长的热力学和动力学。通过对比实验获得的不同β-Ga2O3薄膜的特性,总结出β-Ga2O3薄膜最佳的生长温度和最佳生长压强。2.结合GaN高温氧化和MOCVD两种方法,首先对蓝宝石衬底上的GaN薄膜进行高温氧化形成Ga2O3/GaN/蓝宝石模板,然后通过MOCVD方法,在该模板上生长了 β-Ga2O3薄膜,并对两种方法制备的β-Ga2O3薄膜特性进行了研究与分析。通过与常规生长的β-Ga2O3薄膜进行对比后发现,在Ga2O3/GaN/蓝宝石模板上生长的β-Ga2O3薄膜晶体质量得到了明显的提升。3.以硅烷做n型掺杂剂,通过MOCVD工艺在蓝宝石和（100）方向的β-Ga2O3衬底上生长了n型β-Ga2O3薄膜,详细研究了硅烷流量和氧退火时间对β-Ga2O3薄膜性能的影响。通过实验获得了β-Ga2O3薄膜载流子浓度与硅烷流量和退火时间的关系。对比在两种不同衬底上获得的n型β-Ga2O3薄膜发现,在（100）方向的β-Ga2O3单晶衬底上同质外延的β-Ga2O3薄膜薄膜晶体质量更高,缺陷密度更小,更有利于器件制备。
刘青明[4]（2021）在《InGaN/GaN多量子阱中缺陷对其结构和性能的影响研究》文中研究说明氮化镓（GaN）基发光二极管（LED）具有光电效率转换高、体积小和寿命长等优点,广泛应用于固态照明和背光源,引领了第三代照明技术革命,取得了巨大的经济效益。GaN基LED中的多量子阱（MQWs）结构是实现电-光转换的核心,其晶体质量直接决定了 LED的光电性能。由于基于异质衬底外延GaN基薄膜以及氮化铟（InN）和GaN间物理化学性质差异较大等因素,使得InGaN/GaN MQWs中存在缺陷种类较多以及缺陷水平较高的问题。更重要的是,由于缺陷的复杂性、表征仪器的局限性以及理论计算的假设和修正处理等多方面因素,导致目前对MQWs中部分缺陷的认识仍存在一定的局限性,缺陷处载流子的输运、缺陷对光学特性的影响机理等基础性科学问题尚未完全解决。深入研究点缺陷的产生机制及其相关光学特性,对调控缺陷密度和提高LED光电性能有较大的帮助。本论文通过金属有机气相化学沉积设备外延GaN基LED,主要围绕GaN基LED MQWs中的点缺陷和V-pits缺陷问题,通过高分辨X射线衍射仪、双球差矫正电镜、光致发光谱仪等表征了样品的晶体质量、界面质量和发光性能,研究了缺陷的产生机制、对InGaN/GaN发光特性的影响以及缺陷的调控方法:（1）研究了蓝光和绿光LED原位老化过程中的发光性能和MQWs的结构变化。蓝光LED老化后光致发光谱（PL）的积分强度下降了 17.1%,InGaN量子阱层出现了呈不连续状态分布的In间隙原子,分析认为:由于In-N键能小于Ga-N,在压应力和加剧的晶格振动共同作用下,In原子更容易偏离正常晶格位置而进入间隙,形成了 In间隙原子缺陷,在In间隙原子缺陷处形成了非辐射复合中心,导致PL积分强度的下降。绿光LED老化后发光强度下降了 36.8%,峰值波长红移了 1.1 nm,观察老化后MQWs的原子像发现了 InGaN阱层中的间隙原子和阱层驰豫现象;分析认为,量子限制效应减弱、量子限制斯塔克效应（QCSE）增强以及缺陷引起的非辐射复合密度增加是发光强度下降和峰值波长红移的主要原因。（2）研究了 V-pits中AlGaN的晶体质量以及绿光InGaN/GaN MQWs中V-pits对其发光特性的影响。扫描透射（STEM）和能谱（EDS）结果表明:V-pits中AlGaN的Al组分分布不均匀、高Al组分区域的晶体质量和侧壁AlGaN/GaN界面质量较差。分析认为:Al原子在半极性面生长存在的各向异性、较低的Al原子迁移率、AlN和GaN间的失配应力以及非最优的AlGaN生长工艺共同导致AlGaN在V-pits侧壁中的生长质量较差。研究绿光MQWs中V-pits对其发光特性影响发现:室温下,V-pits附近峰值波长比c面峰值波长红移了 4.6 nm,80 K下,V-pits附近出现了双峰现象,且随温度升高,V-pits附近峰值波长的红移和蓝移量明显大于c面。分析认为:V-pits附近c面MQWs更高的In组分和更强的局域态导致峰值波长红移和双峰现象的出现,随温度升高,限制在侧壁的载流子隧穿至c面MQWs,导致V-pits附近峰值波长发生较大的红移和蓝移。。（3）研究了基于V-pits调控方法生长多波长MQWs,实现了 MQWs的三基色发光。在具有V-pits的n-GaN上继续生长MQWs,PL测试结果表明,MQWs中分别出现了峰值能量为2.603 eV、2.326 eV和2.077 eV的发光峰,分别对应蓝光、绿光和红光。表面和截面的SEM和TEM表征发现,MQWs表面出现了 3D岛和V-pits,侧壁MQWs中的In分布不均匀。分析认为:蓝光、绿光和红光发光峰分别来源于侧壁MQWs、c面MQWs和c面中的3D岛。此外,研究了插入层厚度对多波长MQWs的发光性能影响,随着高温插入层厚度增加PL的积分强度下降,这可能是由于MQWs弛豫度增加以及侧壁MQWs面积占比减小导致的。（4）研究了 GaN基LED原位电学下的结构和电学特性的变化,研究发现MQWs中出现缺陷以及漏电流较大,分析认为,MQWs表面杂质的迁移和钨探针施加的外力诱导MQWs中缺陷的产生;缺陷引起的热效应导致电流减小。
吴耀政[5]（2020）在《GaN基材料的分子束外延及其发光器件的制备与表征》文中研究表明作为宽禁带直接带隙半导体,Ⅲ族氮化物材料体系的禁带宽度覆盖了从紫外光波段到可见波段再到近红外波段,广泛应用于固态照明器件及紫外光电子器件之中。GaN基LEDs在节能减排、环境保护等方面相比于传统照明光源有着巨大的优势。经过几十年的发展,得益于材料质量的不断提高和新型器件结构的设计,LED的发光效率得到不断地提高,被广泛应用于照明、背光源等领域。然而,如何提高长波长GaN基LEDs的发光效率,并将其应用于高分辨显示、可见光通讯等领域中,仍旧是科研工作者关注的前沿问题之一。本文采用分子束外延技术,围绕提高长波长LEDs的发光效率,尝试采用“自下而上”和“自上而下”两种方法制备微型LEDs结构和InGaN/GaN多量子阱纳米柱结构,研究了其材料外延生长机制和器件的光电特性。得到了如下结论:1.针对MBE外延GaN界面处位错难于控制这一问题,本文研究了表面Ga原子层控制、N等离子体辅助热分解以及N等离子体循环刻蚀等技术。研究结果表明:表面Ga原子层控制技术的引入,精确控制了外延过程中样品衬底表面金属原子层的厚度;N等离子体辅助热分解技术的研究,有效解决了样品衬底表面氧化层的存在;N等离子体循环刻蚀技术的探索,成功抑制了外延界面处不良微结构的产生。借助于RHEED以及TEM等表征手段证实了采用上述技术路线在自支撑GaN衬底上制备的同质GaN外延薄膜的位错密度可以降低至5×105 cm-2。2.针对绿光LED器件的发光效率低的问题,本文利用PA-MBE技术在绿光LED外延片上外延出具有n++/n+结构的GaN外延层,从而与LEDs外延片顶部p+-GaN形成p+/n++/n+结构的隧道结。利用MBE对外延层界面控制的优势以及通过对GaN外延层的重掺(≈1020/cm3)有效降低了隧道长度,提高了正向小偏压下载流子的带间隧穿概率。与传统结构的Micro-LEDs相比,隧道结的引入不仅简化了器件的制备工艺,而且还提高了器件的发光效率。在注入电流密度为32A/cm2时,隧道结Micro-LEDs和传统结构的Micro-LEDs的Droop衰减比率分别为75%和53%。3.采用PA-MBE技术在Si（111）衬底上采用Al N成核层进行自组装GaN纳米柱的生长,以及GaN纳米柱基长波长InGaN/GaN多量子阱结构的外延生长。提出采用高温退火氮化技术对低温沉积的金属Al进行处理来抑制GaN纳米柱底部寄生GaN的生长;分析并提出了该生长条件下Ga吸附原子的运动扩散模型;探索了生长温度及Ga/N比对自组装GaN纳米柱形貌的影响;通过控制不同量子阱的生长温度,实现波长在橙、红光范围的长波长复合光InGaN/GaN纳米柱多量子阱结构的制备。
周小龙[6]（2020）在《共掺ZnO纳米棒的制备及其光电性能研究》文中研究指明ZnO在室温下的禁带宽度为3.37eV,激子束缚能为60 me V,这些优良的特性使其在发光二极管（Light Emitting Diode,LED）、激光器（Laser Device,LD）和传感器等方面拥有巨大的应用潜力。由于稳定、高质量的p型ZnO材料仍难以制备,而GaN具有与ZnO相同的晶体结构且禁带宽度相似,使得n-ZnO/p-GaN异质结LED成为研究者关注的重点。然而在这类器件中,大的带隙偏移和界面处形成的应力应变使得该器件电荷传输效率低下,满足不了实际需要,元素掺杂可能是解决这一问题的有效途径。与单元素掺杂相比,元素的共同掺杂因可以释放由单一元素掺杂引起的应力和应变,同时进一步增加载流子浓度而受到广泛的关注。本文利用水热法在p-GaN衬底上分别制备了Cu+Ag和Ga+In共掺的ZnO纳米棒（NRs）阵列,通过改变共掺元素的掺杂比例,系统地研究了Cu+Ag共掺和Ga+In共掺对ZnO NRs的形貌、微观结构和光学性能的影响;最后构造了Cu+Ag共掺的n-ZnO NRs/p-GaN异质结LED器件,研究了Cu+Ag共掺对n-ZnO NRs/p-GaN异质结LED光电性能的影响。主要研究结果如下:（1）Ag+Cu共掺对ZnO NRs阵列的生长行为、光学性能以及异质结器件的电学性能有着显着的影响。在ZnO NRs的生长方面,Cu和Ag的引入加快了OH-的消耗,单一增大Ag的掺杂比例会使NRs的直径增大、密度减小,而单一增大Cu的掺杂比例NRs的直径略增加,密度也有所增加。掺杂比例的变化对NRs光学性能的影响是多方面的。单一增大Ag的掺杂比例,ZnO NRs的光学带隙会显着减小,紫外（UV）发射峰红移,而单一增大Cu的掺杂比例,ZnO NRs的光学带隙略减小,UV发射峰位置几乎不变;单一增大Ag或Cu的掺杂比例,氧空位浓度都增加,可见光发射峰强度增加。当Ag的掺杂浓度为1%,Cu的掺杂浓度为5%时,ZnO NRs晶体质量和光学性能最优,所制备的异质结器件导电能力提升,在反向偏压下实现了ZnO一侧的蓝光发射,分析认为共掺增加了ZnO NRs中的载流子浓度,改变了异质中ZnO NRs价带的位置,使得在反向偏压下空穴的势垒增量远小于电子的势垒增量,促进了空穴向ZnO一侧的注入,增加了载流子的复合效率。（2）Ga+In共掺对ZnO NRs阵列的生长行为和光学性能也有着显着的影响。Ga和In掺杂比例的变化对ZnO NRs生长行为的影响表现为:Ga掺杂比例的增大促进了ZnO的形核,使其沿[001]方向快速生长,而In掺杂比例的增大则抑制了其形核,因而单一增大Ga的掺杂比例,ZnO NRs棒的直径减小,密度增加;而单一增大In的掺杂比例则会使其直径增大,密度减小。Ga和In掺杂比例的变化对ZnO NRs光学行为的影响表现为:单一增大Ga的掺杂比例,ZnO的光学带隙展宽,氧空位浓度下降,使得UV发射峰蓝移,可见光发射峰强度下降;单一增大In的掺杂比例,ZnO的光学带隙减小,氧空位浓度增加,使得UV发射峰红移,可见光发射峰强度增大。当Ga的掺杂比例为1%,In的掺杂比例为5%时,制备的ZnO NRs具有最佳的综合性能。
周楠[7]（2019）在《激子扩散和表面复合对GaN和ZnO光致荧光的影响》文中研究说明作为宽禁带直接带隙半导体,GaN和ZnO在蓝光发光二极管、紫外半导体激光器、半导体照明等光电子器件领域有着广泛的研究与应用。尽管GaN及其相关的Ⅲ族-氮化物光电器件已经实现了产业化,但仍存在一些尚未完全解决的基础科学问题,如紫外光（UVL）带、蓝光（BL）带和黄光（YL）带的起源问题长期悬而未决。ZnO具有和GaN类似的光电子领域应用,但其激子束缚能更大（～60 meV）,且可以通过相对简单的生长技术获得高质量的体单晶材料,可以使ZnO基光电器件的制造成本更低。然而,稳定的p型掺杂问题一直是制约ZnO光电器件产业化的瓶颈,可能与对ZnO中的一些缺陷的认识不足有关,如ZnO的绿光（GL）带、YL带和红光（RL）带的起源。传统观点认为,半导体荧光主要与体内的激子复合和缺陷有关,很少关注表面状态对半导体荧光发射的影响。例如,在激子荧光的动力学演化研究中,人们往往忽略激子表面复合的影响,从而导致一些拟合的参数缺乏明确的物理意义。本论文通过表面钝化方法阻止激子表面复合和相关的荧光过程的发生,进而利用荧光光谱、激发光谱和时间分辨光谱系统研究了激子扩散和表面复合对GaN和ZnO荧光光谱的影响。本论文的研究内容和主要结果如下:（1）激子扩散和表面复合对GaN与ZnO激子荧光的影响:利用等离子体增强化学气相沉积的SiOxNy和磁控溅射沉积的SiOx薄膜对H3P04腐蚀前后的GaN和水热法生长的ZnO进行了表面钝化处理,研究了表面钝化后激子荧光随温度的变化,并建立了基于激子扩散和表面复合的激子荧光理论,系统分析了 ZnO激子荧光的动力学演化行为。研究结果表明,表面钝化可以使刻蚀前后GaN的室温紫外和可见荧光强度均增加10倍以上,而且导致低温下束缚激子（D0X）和自由激子（FXA）荧光发生强度反转,进而证明了激子表面复合严重影响着未钝化GaN样品的激子荧光过程。类似地,表面钝化后ZnO单晶的室温紫外荧光强度增强2-3个数量级,而可见荧光也增加十倍左右。此外,表面钝化后低温下ZnO的自由激子荧光相对强度明显降低。在考虑激子表面复合的边界条件下,通过求解稳态激发的激子扩散-复合的连续性方程,给出了块体材料激子荧光的积分强度的解析表达式,讨论了表面速率等于0和接近无穷大的极限条件下激子荧光随温度变化的动力学演化行为,并用于拟合表面钝化后ZnO样品的激子荧光随温度的变化,估算了室温下不同ZnO样品中的激子扩散系数和扩散长度,讨论了表面抛光、晶面取向和退火处理等因素对激子扩散的影响。（2）激子扩散和表面复合对GaN可见荧光的影响:利用SiOxNy和Si02薄膜对使用金属有机化学气相沉积法生长的非故意掺杂GaN薄膜及真空退火处理后的GaN薄膜样品进行了表面钝化,研究了表面钝化后GaN的可见荧光随温度的变化,并通过不同温度下的荧光激发光谱,分析了 UVL、BL和YL的激发特征和荧光光谱随激发光子能量的变化。研究结果表明,激子扩散和表面复合对非掺杂GaN的可见荧光光谱特征影响不大,但影响着荧光演化的动力学行为。室温下,GaN的荧光光谱以YL为主,表面钝化后YL荧光强度随温度的降低缓慢下降,与未钝化样品有所不同。随着温度的降低,表面钝化后GaN的BL在120-160 K和70 K以下出现了两个荧光饱和区,分别对应着BL1和BL2荧光带。在140 K以下,可以观察到UVL荧光带,分为UVL1和UVL2两部分。荧光激发光谱和特定能量光子激发的荧光光谱表明,BL2和YL分别在A、B激子的纵模和横模处出现共振激发,表明二者与GaN的激子极化激元有关,而UVL1主要与D0X有关,UVL2则可能源自一种电离施主束缚激子（D+X）激发跃迁。此外,探究了低温下BL2、YL和激子荧光在325 nm激光辐照下随时间变化的演化规律,利用所建立的速率方程拟合得到了 BL2、YL和激子荧光的粒子数衰变速率。（3）激子扩散和表面复合对ZnO可见荧光的影响:利用SiOxNy和SiO2薄膜对不同取向的ZnO单晶样品进行了表面钝化,研究了表面钝化后ZnO单晶的可见荧光随温度的变化,并通过荧光激发-发射的关联分析及时间分辨光谱,分析了 YL和GL的激发特征和可能的起源。研究结果表明,激子扩散和表面复合显着影响着ZnO单晶的可见荧光特征。当样品表面钝化后,所有的ZnO样品表现出一致的可见荧光光谱。室温下,ZnO的荧光光谱以中心波长～510 nm的GL为主,其荧光强度、峰型及荧光寿命不随温度降低发生明显改变。随着温度的降低,YL逐渐增强,中心波长向低能移动,但不存在未钝化样品的低温荧光饱和现象;在12 K时,YL是ZnO可见荧光的主要成分,表面钝化后中心波长红移至620 nm附近。低温下的可见荧光的激发-发射关联分析发现,GL主要与D0X能级以上的激发过程有关,并与D0X存在明显的共振激发现象;YL则与激子极化激元存在共振激发现象,并在D0能级之下达到激发最大,激发限截止在3.1 eV附近。在荧光光谱分析的基础上,进一步提出了 GL的束缚激子机制和YL的激子极化激元机制。此外,在激子共振激发下,观察到了一个新的RL精细结构（RL2）,并实验证明这一新结构不同于Fe3+的RL光谱（RL1）,而与ZnO的DX密切相关,且不能被能量低于DX的光子所激发。根据束缚在施主受主对（DAP）上的电子-空穴复合的荧光能量公式拟合发现,RL2可能源于VO-VZn对俘获的激子或电子-空穴对复合产生的荧光发射。
徐庆君[8]（2019）在《高Al组分AlGaN薄膜的MOCVD生长及p型掺杂研究》文中认为铝镓氮（AlGaN）是第三代新型宽禁带半导体材料的重要代表之一,其禁带宽度可以在3.4eV（GaN）到6.2eV（AlN）范围内连续可调,对应波长可覆盖200nm-365nm波段范围,是制作紫外发光二极管（LEDs）、激光二极管（LDs）等光电器件的理想材料。随着Al组分的增大,AlGaN材料被用于制备深紫外LEDs和LDs中,其有源区需要高Al组分的AlGaN层,因此,高Al组分AlGaN薄膜的生长和表征成为了近年来研究的热点之一。此外,相比于GaN薄膜中的p型掺杂水平,AlGaN的掺杂效率还比较低,其物理原因在于AlGaN的禁带宽度随着Al组分的增大而增大,受主位置不断加深,激活能增大,从而导致激活效率和空穴浓度降低,无法满足制备紫外LED器件的要求。因此,低阻、高激活效率p型AlGaN薄膜的研究迫在眉睫。本论文采用金属有机物化学气相外延（MOCVD）法,在GaN/蓝宝石衬底上,以高温氮化铝（HT-AlN）为插入层生长了一系列高Al组分AlGaN薄膜,并系统地研究薄膜的物性,进而生长并表征p型AlGaN薄膜的物性,最后对AlGaN:Mg薄膜中反向畴结构稳定性和电子性质进行了理论研究,以上为高质量AlGaN薄膜的生长提供了技术方案,对高性能UV-LED器件结构的制备和应用都具有重要意义。主要研究内容和取得成果包括:（一）高Al组分AIGaN薄膜的外延生长与物性研究1.采用金属有机物化学气相外延（MOCVD）法,在GaN/蓝宝石衬底上,以HT-AlN为插入层,通过降低TMGa/TMAl摩尔比提高了 Al的掺入效率,生长出高Al组分AlxGai-xN（0.33≤x≤0.79）薄膜。其中,Al0.55Ga0.45N薄膜的晶体质量最佳。高分辨X射线衍射（HRXRD）测试表明,该薄膜（0002）衍射峰半高宽为 259 arcsec。2.透射电子显微镜（TEM）测试表明,Al0.55Ga045N薄膜中的螺位错密度为2.0×108cm-2,与W-H拟合结果相一致。而且,HT-AlN插入层中形成的V型槽结构起到了亚微米的横向外延作用,有利于位错的弯曲、合并和湮灭,能够有效降低位错密度,较大幅度地提高AlGaN外延薄膜的晶体质量。3.Al0.55Ga0.45N薄膜的带边发光峰随温度呈现明显的“S”型变化,这归因于势场波动和带尾态导致激子定域化能量为14.95meV。低温下的时间分辨光致发光谱（TRPL）满足双指数衰减过程,其中快衰减时间代表定域态激子的有效复合;慢衰减时间被认为部分载流子在有效复合之前,经历了由阳离子空位络合物（如VⅢ-ON,VⅢ-SiN,VⅢ-Xi）引起的俘获和解俘获过程。（二）Mg掺杂AlGaN薄膜的外延生长与物性研究1.采用金属有机物化学气相外延（MOCVD）法,在非故意掺杂AlGaN薄膜生长的基础上,通过均匀Mg掺杂方法生长了 AlxGa1-xN:Mg（0.23≤x≤0.57）薄膜。结合二次离子质谱（SIMS）和透射电子显微镜（TEM）测试表明,H有利于提高Mg的掺入量;在Cp2Mg流量大时,由于Mg固溶度的限制,薄膜中形成Mg团簇,引起反向畴结构,继而转为N极性薄膜生长。一方面降低了后续Mg的掺入量,另一方面因未形成Mg-H络合物,使H浓度降低;并且,随着Cp2Mg流量的增大,反向畴形成的初始位置向着AlGaN/HT-AlN界面移动。2.霍尔（Hall）实验测量表明,Mg掺杂浓度为～1020cm-3的AlxGa11-xN（x=0.23,0.35和0.57）样品实现了霍尔激活导通;室温下,p型载流子浓度从1018cm-3（x=0.23）降至1016cm-3（x=0.57）。由空穴浓度随温度的依赖关系可知,Al0.23Ga0.77N:Mg和Al0.35Ga0.65N:Mg薄膜中的Mg受主激活能大小分别为172meV和242meV,这是由于受主库仑势交叠和高浓度自由载流子引起的库仑势屏蔽,导致受主激活能降低;当进一步提高Cp2Mg流量,AlGaN薄膜转为N极生长模式,由于薄膜质量差,反向畴和本征缺陷（VN3+）增多,使自补偿度增大,导致电阻率迅速增大。3.采用阴极荧光光谱（CL）研究发现,AlxGa1-xN:Mg（x=0.23,0.35和0.57）薄膜的带边发光淬灭,存在两种施主-受主对（DAP）的复合发光,分别是浅施主（O）与深受主（VⅢ complex）1-对,以及施主（VN3+）与中性Mg受主所束缚的电子与空穴的复合跃迁,从而导致自补偿度增大,这是造成空穴浓度和迁移率降低的主要原因。（三）反向畴的第一性原理研究1.采用第一性原理计算比较了GaN和AlN中反向畴结构及其对应的未反转结构的稳定性。结果表明,在GaN中,Mg团簇容易引起反转结构;在AlN中,锥体反向畴基底（0001）面的Mg原子层容易引起反转结构;在GaN和AlN中,都容易形成IDB*反向畴结构。在此基础上,讨论了 Al原子占位对反向畴稳定性的影响。2.采用第一性原理计算得到反向畴结构的能带结构,并通过计算导带底和价带顶能带所对应的电子波函数图像和电子轨道态密度,揭示导带底和价带顶能带电子态的根源。
吴征远[9]（2019）在《半极性Ⅲ族氮化物材料外延与发光研究》文中研究表明Ⅲ族氮化物（InN,GaN,A1N）是纤锌矿结构的极性晶体、相互之间存在较大晶格失配,在其异质结构有源层内会形成强极化场,导致电子与空穴空间分离;此外由于InN与GaN之间的原子间距,平衡蒸气压和形成焓有巨大差异,c面高铟InGaN面临铟掺入效率低、铟团聚、相分离、高密度缺陷等问题,制备的长波段光电器件工作效率与寿命低。在GaN的非极性或半极性面上外延有源层结构材料,可消除或大幅减小生长方向的极化场,从而提高内量子效率,抑制GaN基器件在大功率工作条件下的效率下降问题,为大功率下工作效率下降的难题提供了一种可行的解决途径。近年来,由于半极性（1122）GaN原子面具有低极化场、铟掺入效率高、生长窗口大与光学增益高等优点引起强烈的研究兴趣。随后研究表明半极性（1122）面有潜力外延低极化场、高质量的高铟InGaN层,从而用于制备高光效长波段光电器件。但是半极性（1122）GaN缺乏低成本大尺寸的同质外延衬底,异质外延薄膜又有高密度结构缺陷与粗糙表面问题;因此半极性（1122）GaN基长波段光电器件的工作效率仍然较低。本文针对半极性材料面临的问题,采用金属有机化合物化学气相外延技术、表征与仿真方法展开半极性（1122）III族氮化物材料外延与发光研究,具体研究内容如下:1、采用非对称岛斜面生长方法（AISG）提高半极性GaN薄膜和InGaN量子阱的晶体质量与发光性能。采用AISG生长方法外延的薄膜穿透位错与底面堆垛层错密度为8 × 107 Cm-2与5 × 103cm-1（1122）面X射线衍射曲线半高宽为91 arcsec（X射线衍射方向为c轴）与293 arcsec（X射线衍射方向为m轴）,为国际上最好结果之一。在AISG半极性（1122）GaN薄膜上外延的高铟InGaN/GaN量子阱界面陡峭,铟组分均匀,光效高,发光波长为540nm。量子阱的变温CL谱（温度从80K到120K）与变功率PL谱中没有发现发光峰位的蓝移,表明在AISG半极性（1122）GaN薄膜上可外延高质量、低极化场的绿光波段InGaN/GaN量子阱。2、采用原位选择性填充富镓镓氮岛技术提高半极性GaN薄膜和InGaN量子阱的晶体质量与发光性能。原位选择性填充富镓镓氮岛技术可以有效阻断半极性GaN薄膜-c 区域与岛间合并边界处的高密度穿透位错与底面堆垛层错传播。（1122）面X射线衍射曲线半高宽为100 arcsec（X射线衍射方向为c轴）与580arcsec（X射线衍射方向为m轴）。以该薄膜为衬底制备的InGaN/GaN量子阱呈现橙绿双波段发光,发光波长为600nm与520nm。变功率光致发谱表明InGaN量子阱双发光峰位没有位移,表明InGaN/GaN量了阱中没有极化场。3、采用氮化硅预处理改善半极性（1122）GaN薄膜晶体质量。硅预处理蓝宝石表面可有效抑制GaN三维成岛生长与岛间合并阶段产生的穿透位错与底面堆垛层错。（1122）面X射线衍射曲线半高宽为110 arcsec（X射线衍射方向为c轴）与465arcsec（X射线衍射方向为m轴）。采用镁预处理GaN垒层。镁原子对于GaN垒层表面以及高铟InGaN/GaN的生长行有明显的影响;界面质量和发光性能得到明显提高。硅与镁的预处理技术可用于结合其他技术进一步提高半极性与非极性GaN基光电器件的性能。4、基于制备的半极性GaN薄膜上外延InGaN与InN二维超薄层。制备出高光效的紫外与紫光波段InGaN二维超薄层,发光波长在370nm与420nm。InGaN二维超薄层微观结构显示没有铟团聚、相分离与缺陷。制备出高光效的紫光、蓝光与绿光波段InN二维超薄层,发光波长分别在430、445nm、505nm与530nm。InN二维超薄层发光波段的调控直接通过改变超薄层的原子层厚度实现。
杨洪权[10]（2016）在《非极性AlGaN材料生长及探测器制备技术研究》文中指出AlGaN材料在室温下的禁带宽度范围为3.4～6.2 eV,它可用于制备紫外发光器件和紫外探测器。紫外探测器具有重要的应用价值,如保密通信、导弹预警、生化检测、火焰监测、电力设备监测、紫外环境监测、紫外光谱学和紫外天文学。就结构而言,紫外探测器包括p-n结二极管、p-i-n结二极管、肖特基势垒二极管和金属-半导体-金属（MSM）紫外探测器。由于MSM紫外探测器的制备工艺简单且可与场效应晶体管技术兼容,因此这种探测器引起了人们的极大关注。非极性a面AlGaN材料在生长方向上不存在极化电场且晶面内具有光学偏振的各向异性,这提高了材料的辐射复合效率和光学偏振敏感度。因此,非极性a面AlGaN材料可用于制备紫外偏振敏感探测器（UV-PSPDs）。 UV-PSPDs可应用于固态光源、光学存储、生物光子学、偏振光探测和窄带光探测等领域。本论文利用金属有机化合物化学气相外延（MOCVD）技术分别在极性c面和半极性r面蓝宝石衬底上成功制备了极性c面AlGaN外延层、非极性a面GaN和AlGaN外延层。为了提高非极性a面GaN和AlGaN外延层的晶体质量,本论文系统地优化了外延层生长的工艺参数。而且,本论文分别详细地研究了Si掺杂和Mg掺杂对非极性a面GaN外延层、极性c面和非极性a面AlGaN外延层的结构、电学和光学性质的影响。本论文还分别定量地分析了极性c面AIN和AlGaN外延层的表面性质。另外,本论文初步研究了MSM结构的GaN基UV-PSPD。本论文的主要研究内容和取得的具体研究成果如下：1.分别利用低温GaN和低温AIN成核层在半极性（1102）,面蓝宝石衬底上生长了非极性（1120）a面GaN外延层。采用优化的Ⅴ/Ⅲ比、TMGa流量和反应室压力显着地改善了非极性（1120）a面GaN外延层的表面形貌和晶体质量。研究发现,AlGaN插入层,特别是Al组分渐变的AlGaN插入层有助于改善非极性（1120）a面GaN外延层的表面形貌、晶体质量和晶体结构的各向异性。随着SiH4流量的升高,Si杂质的离化率将增大,导致Si掺杂非极性（1110）a面GaN外延层在室温下的电子浓度增大。而较高的Si掺杂浓度有利于形成VGa这将增强Si掺杂非极性（1120）a面GaN外延层的黄带发光。此外,Mg掺杂将引起非极性（1120）a面GaN外延层缺陷的增多,从而导致外延层的表面形貌劣化。虽然Mg掺杂几乎不影响非极性（1120）a面GaN外延层沿c方向的晶体质量,但将降低外延层沿m方向的晶体质量,并增强外延层晶体结构的各向异性。2.分别利用低温AlN成核层和高温AlN缓冲层技术在半极性（1102）,面蓝宝石衬底上生长了非极性（1120）1面AlGaN外延层。对于非极性（1120）1面AlGaN外延层,提升高温AIN缓冲层的Ⅴ/Ⅲ比和减小AlGaN缓冲层的厚度可有效地改善外延层的表面形貌。由于AlGaN插入层可有效地抑制生长高温AlN缓冲层时所产生的位错密度,因此AlGaN插入层,特别是Al组分渐变AlGaN插入层可明显地改善非极性（1120）a而AlGaN外延层的晶体质量和品体结构的各向异性。然而研究也发现,非极性（1120）a面AlGaN外延层的晶体质量和表面形貌并不是正相关的。3.分别详细地研究了Si掺杂对极性（0001）c面和非极性（1120）a面AlGaN外延层结构、电学和光学性质的影响。非极性（1120）a面AlGaN外延层比极性（0001）c面AlGaN外延层具有更强的结构各向异性,因此Si掺杂更有利于释放非极性（1120）a面AlGaN外延层的残余压应力。Si掺杂有助于提高极性（0001）c面和非极性（1120）a面AlGaN外延层的晶体质量,这是由于Si掺杂增加了材料中位错相互作用和消失的机会。由于随着SiHH4流量从0增加到40 sccm, AlGaN材料中因Si掺杂产生的类受主增多,并补偿了材料中的本征缺陷,因此极性（0001）c面和非极性（1120）α面AlGaN外延层的蓝带发光将增强。另外,插入A1N缓冲层和Al组分渐变AlGaN层将显着地改善Mg掺杂极性（0001）c面AlGaN材料的表面形貌、晶体质量和电学性质。4.利用角度分辨X射线光电子能谱技术分别定量地研究了极性（0001）c面A1N和AlGaN外延层的表面性质。暴露于空气中的极性（0001）c面AlN和AlGaN外延层的表面被氧化为Al和Ga的氧化物,而且暴露于空气中的具有较高Al组分的极性（0001）c面AlGaN外延层的表面存在更多的Al-O键,这是由于Al和0原子之间存在较大的化学亲和势。由于极性（0001）c面A1N外延层中的部分N原子被O原子取代,因此A1N外延层中存在N缺陷。随着Al组分的增大,极性（0001）c面AlGaN外延层的Ga俄歇效应被显着地抑制。Al原子比Ga原子更容易被氧化且具有更低的表面迁移率,因此,较高Al组分的极性（0001）c面AlGaN外延层比对应的低Al组分外延层的Al组分分布更不均匀。5.利用MOCVD技术在极性（0001）c面蓝宝石衬底上生长了极性（0001）c面Al0.28Ga0.72N/Al0.45Ga0.55N多量子阱,并对其结构和光学性质进行了表征和分析。研究结果表明,极性（0001）c面Al0.28Ga0.72N/Al0.45Ga0.55N多量子阱在室温的内量子效率为18%。设计了AlInGaN多量子阱吸收区和倍增区分离的GaN基紫外探测器,这既可以提高探测器的量子效率和响应度,并自由调谐其截止波长,又能有效地降低其击穿电压阈值。利用MOCVD技术在半极性（1102）r面蓝宝石衬底上生长的非极性（1120）a面GaN外延层的基础上,制备了MSM结构的GaN基UV-PSPD,并对探测器的性能进行了表征和分析。研究结果表明,GaN基UV-PSPD在室温且偏压为10 V时光谱响应的峰值为0.31 mA/W.此外,GaN基UV-PSPD的偏振敏感度的最大值Smax=1.5。
二、应力和掺杂对Mg:GaN薄膜光致发光光谱影响的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、应力和掺杂对Mg:GaN薄膜光致发光光谱影响的研究（论文提纲范文）
（1）新型宽禁带半导体复合薄膜的光学性质（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氧化锌(ZnO) |
| 1.2.1 ZnO薄膜的基本结构和性质 |
| 1.2.2 ZnO薄膜在(光)电子器件中的主要应用 |
| 1.2.2.1 发光二极管(LEDs) |
| 1.2.2.2 薄膜晶体管(TFTs) |
| 1.2.2.3 稀磁氧化物半导体(DMSs) |
| 1.3 氮化镓(GaN) |
| 1.3.1 GaN薄膜的基本结构和性质 |
| 1.3.2 GaN薄膜在(光)电子器件中应用 |
| 1.3.2.1 高电子迁移率晶体管(HEMTs) |
| 1.3.2.2 发光二极管(LEDs) |
| 1.3.2.3 GaN基LED的压电光电子学调控 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 第二章 Ni掺杂ZnO的光学性质研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 掺杂ZnO薄膜的物相及组分研究 |
| 2.2.1 晶体结构 |
| 2.2.2 掺杂含量分析 |
| 2.3 掺杂ZnO薄膜的光致发光性质研究 |
| 2.3.1 声子模演变 |
| 2.3.2 低温带隙拟合 |
| 2.3.3 声子模对称性分析 |
| 2.4 掺杂ZnO薄膜的表面形貌分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 柔性InGaN/GaN量子阱LED的光学性能调控 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 柔性InGaN/GaN量子阱薄膜的制备及转移 |
| 3.2.1 合成水凝胶 |
| 3.2.2 制备柔性LED薄膜 |
| 3.2.3 转移前后结构及性能表征 |
| 3.3 压电光电子学效应对柔性InGaN/GaN量子阱薄膜的光学调控 |
| 3.3.1 压电调控(弯曲)柔性InGaN/GaN量子阱薄膜发光 |
| 3.3.2 柔性InGaN/GaN量子阱薄膜的拉伸光学性能 |
| 3.4 柔性LED薄膜的封装 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 结论与展望 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 展望 |
| 4.3 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表论文情况 |
（2）铁基窄带隙氧化物的合成及性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 材料中的铁性及多铁性材料 |
| 1.2.1 铁电性 |
| 1.2.2 铁磁性 |
| 1.2.3 多铁性材料 |
| 1.3 铋基铁电氧化物材料概述及研究进展 |
| 1.3.1 铁基钙钛矿氧化物 |
| 1.3.2 铁基双钙钛矿氧化物 |
| 1.3.3 尖晶石铁氧体 |
| 1.4 材料的制备技术简介 |
| 1.4.1 固相反应法 |
| 1.4.2 溶胶-凝胶法(Sol-Gel) |
| 1.4.3 脉冲激光沉积法(Pulse Laser Deposition,PLD) |
| 1.5 铁基铁性氧化物的表征方法简介 |
| 1.5.1 微结构表征方法 |
| 1.5.2 形貌及组分表征方法 |
| 1.5.3 光学性质测试方法 |
| 1.5.4 磁学性质测试方法 |
| 1.5.5 电学性质测试方法 |
| 1.6 本论文的研究意义及主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 离子掺杂BiFeO_3陶瓷及薄膜的结构和性质研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 离子掺杂BFO陶瓷及薄膜的制备 |
| 2.2.1 二价离子Bi位掺杂BFO陶瓷的制备 |
| 2.2.2 La~(3+)、Mn~(2+)共掺杂BFO薄膜的制备 |
| 2.3 二价离子Bi位掺杂BFO陶瓷的研究 |
| 2.3.1 二价离子Bi位掺杂BFO陶瓷的晶体结构分析 |
| 2.3.2 二价离子Bi位掺杂BFO陶瓷的拉曼光谱及微观形貌分析 |
| 2.3.3 二价离子Bi位掺杂BFO陶瓷的光吸收及其电子跃迁行为讨论 |
| 2.3.4 二价离子Bi位掺杂BFO陶瓷的磁性变化及其机理研究 |
| 2.4 La~(3+)、Mn~(2+)共掺杂BFO薄膜的研究 |
| 2.4.1 La~(3+)、Mn~(2+)共掺杂BFO薄膜的晶体结构表征 |
| 2.4.2 La~(3+)、Mn~(2+)共掺杂BFO薄膜的拉曼光谱分析 |
| 2.4.3 La~(3+)、Mn~(2+)共掺杂BFO薄膜的微观形貌研究 |
| 2.4.4 La~(3+)、Mn~(2+)共掺杂BFO薄膜的光学特性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 BiFeO_3基固溶体陶瓷与复合陶瓷的结构和性质研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 BiFeO_3基固溶体与复合陶瓷的制备 |
| 3.3 (1-x)BBFCT-x BFCNO固溶体陶瓷的相变和物理特性 |
| 3.3.1 (1-x)BBFCT-xBFCNO固溶体陶瓷的微结构分析 |
| 3.3.2 (1-x)BBFCT-xBFCNO固溶体陶瓷的光学性质研究 |
| 3.3.3 (1-x)BBFCT-xBFCNO固溶体陶瓷的磁电性质及其机理讨论 |
| 3.4 (1-x)BFO-x ZFO复合陶瓷的结构和性质研究 |
| 3.4.1 (1-x)BFO-xZFO复合陶瓷的晶体结构与微观形貌 |
| 3.4.2 (1-x)BFO-xZFO复合陶瓷的光学带隙调控 |
| 3.4.3 (1-x)BFO-xZFO复合陶瓷的磁学性质研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 (K,Na)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3基复合陶瓷的合成及性质研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 (K,Na)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3基复合陶瓷的制备 |
| 4.3 (1-x)KBT-x CFO复合陶瓷的微结构及性质研究 |
| 4.3.1 (1-x)KBT-xCFO复合陶瓷的晶体结构分析 |
| 4.3.2 (1-x)KBT-xCFO复合陶瓷的拉曼光谱及微观形貌分析 |
| 4.3.3 (1-x)KBT-xCFO复合陶瓷的光学性质及电子跃迁行为分析 |
| 4.3.4 (1-x)KBT-xCFO复合陶瓷的磁电性质及其机理研究 |
| 4.4 KNBT基复合陶瓷的结构及性质研究 |
| 4.4.1 KNBT基复合陶瓷的微结构分析 |
| 4.4.2 KNBT基复合陶瓷的光学带隙研究 |
| 4.4.3 KNBT基复合陶瓷的电学性质及机理分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 KNbO_3基固溶体陶瓷的合成及光电磁特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 KNO基固溶体陶瓷的制备 |
| 5.3 BFNNO单晶薄膜的PLD制备 |
| 5.4 BFNNO单晶薄膜结构与性质研究 |
| 5.4.1 BFNNO单晶薄膜的微观结构与表面形貌表征 |
| 5.4.2 BFNNO薄膜的光致发光光谱分析 |
| 5.5 KBFNNO固溶体陶瓷的结构与性质研究 |
| 5.5.1 KBFNNO固溶体陶瓷的微观结构及形貌分析 |
| 5.5.2 KBFNNO固溶体陶瓷的光电磁性质研究 |
| 5.6 KBCNNO与KBFNNO固溶体陶瓷的对比研究 |
| 5.6.1 KBCNNO与KBFNNO固溶体陶瓷的微结构对比 |
| 5.6.2 KBCNNO与KBFNNO固溶体陶瓷的光电磁性质对比 |
| 5.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录Ⅰ攻读博士学位期间科研成果清单及奖励 |
| 附录Ⅱ致谢 |
（3）β-Ga2O3薄膜的MOCVD制备与可控掺杂研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氧化镓材料概述 |
| 1.2.1 Ga_2O_3材料的结构 |
| 1.2.2 β-Ga_2O_3材料的性质 |
| 1.2.3 β-Ga_2O_3材料的应用 |
| 1.3 β-Ga_2O_3研究现状 |
| 1.4 本论文的研究内容 |
| 第二章 β-Ga_2O_3薄膜的制备与表征 |
| 2.1 β-Ga_2O_3薄膜的制备技术 |
| 2.2 MOCVD设备结构 |
| 2.3 β-Ga_2O_3薄膜的表征技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 蓝宝石衬底上β-Ga_2O3薄膜生长 |
| 3.1 蓝宝石衬底上β-Ga_2O_3薄膜的生长 |
| 3.1.1 实验工艺介绍 |
| 3.1.2 生长温度对β-Ga_2O_3薄膜特性的影响 |
| 3.1.3 生长压强对β-Ga_2O_3薄膜特性的影响 |
| 3.2 本章小结 |
| 第四章 Ga_2O_3/GaN/蓝宝石模板上Ga_2O_3薄膜的生长 |
| 4.1 高质量Ga_2O_3/GaN/蓝宝石模板的制备 |
| 4.1.1 Ga_2O_3/GaN/蓝宝石模板的制备工艺 |
| 4.1.2 氧化时间对GaN表面形态的影响 |
| 4.2 Ga_2O_3/GaN/蓝宝石模板上Ga_2O_3薄膜的生长 |
| 4.2.1 Ga_2O_3薄膜的生长工艺 |
| 4.2.2 生长温度对Ga_2O_3薄膜性质的影响 |
| 4.2.3 不同衬底/模板上制备的Ga_2O_3薄膜质量对比 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 β-Ga_2O_3薄膜n型可控掺杂研究 |
| 5.1 蓝宝石衬底上β-Ga_2O_3薄膜n型掺杂研究 |
| 5.1.1 实验工艺介绍 |
| 5.1.2 硅掺杂量对β-Ga_2O_3薄膜性质的影响 |
| 5.2 β-Ga_2O_3衬底上β-Ga_2O_3薄膜n型掺杂研究 |
| 5.2.1 实验工艺介绍 |
| 5.2.2 硅掺杂量对β-Ga_2O_3薄膜性质的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间取得的科研成果 |
| 后记和致谢 |
（4）InGaN/GaN多量子阱中缺陷对其结构和性能的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1. 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 GaN基半导体化合物的基本物理特性 |
| 1.2.1 Ⅲ族氮化物晶体结构和基本性质 |
| 1.2.2 InGaN/GaN多量子阱(MQWs)结构 |
| 1.3 GaN基LED简述 |
| 1.3.1 LED结构 |
| 1.3.2 LED发光原理 |
| 1.3.3 LED Efficiency Droop |
| 1.4 GaN基LED的缺陷研究进展 |
| 1.4.1 点缺陷 |
| 1.4.2 位错 |
| 1.4.3 V-pit缺陷 |
| 1.5 GaN基LED原位透射显微镜实验研究 |
| 1.6 选题意义与研究内容 |
| 1.6.1 选题意义 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 2. GaN薄膜生长和表征方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 MOCVD设备 |
| 2.2.1 MOCVD设备现状 |
| 2.2.2 MOCVD设备组成和优势 |
| 2.3 MOCVD生长原理 |
| 2.3.1 MOCVD原理 |
| 2.3.2 MOCVD工艺 |
| 2.4 高分辨X射线光谱仪 |
| 2.4.1 HRXRD简介 |
| 2.4.2 MQWs衍射运动学 |
| 2.5 聚焦离子束刻蚀机 |
| 2.6 透射电子显微镜 |
| 2.7 原位透射电子显微实验方法 |
| 2.8 光致发光谱仪 |
| 2.9 本章小结 |
| 3. 原位老化下蓝、绿光InGaN/GaN MQWs的点缺陷产生及其发光特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 原位老化下蓝光InGaN/GaN MQWs的点缺陷产生及其发光特性研究 |
| 3.2.1 GaN基蓝光LED外延生长 |
| 3.2.2 HRXRD、STEM和PL结果与讨论 |
| 3.3 原位老化下蓝光InGaN/GaN MQWs的点缺陷产生及其发光特性研究 |
| 3.3.1 GaN基绿光LED生长及TEM样品制备 |
| 3.3.2 结构、性能及理论模拟分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4. V-pits缺陷生长机理及对绿光InGaN/GaN MQWs发光性能影响研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 GaN/AlGaN V-pits生长机理研究 |
| 4.2.1 实验部分 |
| 4.2.2 V-pits的结构分析及其生长机理分析 |
| 4.3 绿光InGaN/GaN MQWs中V-pits对其发光特性的影响研究 |
| 4.3.1 GaN基绿光LED外延生长 |
| 4.3.2 V-pits的结构、发光特性以及相关机理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于V-pits缺陷调控生长三基色InGaN/GaN MQWs白光LED |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三基色InGaN/GaN MQWs外延生长 |
| 5.3 结果分析 |
| 5.3.1 SEM表面形貌分析 |
| 5.3.2 HRXRD分析 |
| 5.3.3 STEM分析 |
| 5.3.4 CL分析 |
| 5.3.5 PL分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6. 原位电学TEM下绿光LED中InGaN/GaN MQWs的缺陷行为 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 GaN基绿光LED原位电学芯片制备 |
| 6.3 原位实验结果与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 7. 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的主要成果 |
（5）GaN基材料的分子束外延及其发光器件的制备与表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 氮化物半导体材料概述 |
| 1.1.1 氮化物半导体材料的发展历史 |
| 1.1.2 氮化物半导体材料的基本性质 |
| 1.2 氮化镓基发光二极管研究现状 |
| 1.2.1 氮化镓基发光二极管发展的制约因素 |
| 1.2.2 几种氮化镓基发光二极管的改进方案概述 |
| 1.3 长波长、高光效氮化镓基发光二极管MBE外延难点及研究现状 |
| 1.3.1 GaN薄膜二次外延技术 |
| 1.3.2 GaN纳米柱及GaN纳米柱基InGaN/GaN量子阱结构 |
| 1.4 论文结构与研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 分子束外延技术及常用的表征技术简介 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 氮化物分子束外延系统及其外延原理 |
| 2.3 测试表征方法简介 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 分子束同质外延GaN薄膜的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 分子束外延高质量GaN薄膜技术的研究 |
| 3.2.1 表面Ga原子层控制技术 |
| 3.2.2 表面及界面处理技术 |
| 3.3 分子束外延n型GaN薄膜的研究 |
| 3.3.1 样品的制备及形貌表征 |
| 3.3.2 样品的电学性能测试及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 隧穿结Micro-LEDs的制备及其特性的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 隧道结绿光LEDs结构的外延生长及Micro-LEDs器件的制备 |
| 4.2.1 隧道结绿光LEDs的外延生长 |
| 4.2.2 隧道结绿光Micro-LEDs器件的制备 |
| 4.3 隧道结Micro-LEDs性能分析 |
| 4.3.1 Micro-LEDs结构在提高LEDs调制带宽上的影响 |
| 4.3.2 隧道结Micro-LEDs结构漏电特性研究 |
| 4.3.3 隧道结Micro-LEDs结构光电特性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 自组装GaN纳米柱的制备及GaN纳米柱基InGaN/GaN多量子阱结构的制备与表征 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 自组装GaN纳米柱的制备及生长机制分析 |
| 5.2.1 金属Al退火温度对纳米柱形貌的影响 |
| 5.2.2 金属Al沉积时间对纳米柱形貌的影响 |
| 5.2.3 N/Ga比对纳米柱形貌的影响 |
| 5.3 InGaN/GaN多量子阱纳米柱的制备与表征 |
| 5.3.1 高In组分InGaN纳米柱的制备与表征 |
| 5.3.2 长波长复合光InGaN/GaN多量子阱纳米柱的制备与表征 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 攻读博士期间发表学术论文、参加学术会议和申请专利情况 |
| 致谢 |
（6）共掺ZnO纳米棒的制备及其光电性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 ZnO材料概述 |
| 1.2.1 ZnO的晶体结构 |
| 1.2.2 ZnO的基本性质 |
| 1.2.3 ZnO的本征缺陷及发光特性 |
| 1.2.4 ZnO的掺杂技术 |
| 1.2.5 ZnO NRs的生长技术 |
| 1.3 GaN材料概述 |
| 1.3.1 GaN的晶体结构 |
| 1.3.2 GaN的基本性质 |
| 1.3.3 GaN的光电特性 |
| 1.3.4 GaN的掺杂技术 |
| 1.3.5 GaN薄膜的制备技术 |
| 1.4 n-ZnO/p-GaN异质结LED简介 |
| 1.4.1 p-n结的工作原理 |
| 1.4.2 n-ZnO/p-GaN异质结LED的研究进展 |
| 1.5 本论文的主要研究意义及内容 |
| 第二章 样品的制备及表征 |
| 2.1 ZnO NRs的水热生长方法及原理 |
| 2.2 p-GaN薄膜的MOCVD制备方法及原理 |
| 2.3 表征手段 |
| 2.3.1 X射线衍射图谱 |
| 2.3.2 场发射扫描电子显微镜 |
| 2.3.3 光致发光光谱 |
| 2.3.4 紫外-可见吸收光谱 |
| 2.3.5 电压-电流特性曲线 |
| 2.3.6 电致发光光谱 |
| 第三章 Cu和Ag共掺杂对n-ZnONRs/p-GaN异质结LED的调控研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.2.1 p-GaN的MOCVD生长 |
| 3.2.2 ZnO NRs的水热生长 |
| 3.2.3 n-ZnO NRs/p-GaN异质结的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 Cu、Ag单掺杂和共掺杂对ZnO NRs的生长行为和光学性能的影响 |
| 3.3.2 Ag掺杂浓度对Ag+Cu共掺ZnO NRs的生长行为和光学性能的影响 |
| 3.3.3 Cu掺杂浓度对Ag+Cu共掺ZnO NRs的生长行为和光学性能的影响 |
| 3.3.4 Cu、Ag单掺杂和共掺杂对n-ZnO NRs/p-GaN异质结电学性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Ga和In共掺杂对ZnO NRs结构和光学性能的调控研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Ga掺杂浓度对Ga+In共掺ZnO NRs的生长行为和光学性能的影响 |
| 4.3.2 In掺杂浓度对Ga+In共掺ZnO NRs的生长行为和光学性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的科研成果 |
| 致谢 |
（7）激子扩散和表面复合对GaN和ZnO光致荧光的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 GaN和ZnO的基本性质 |
| 1.1.1 GaN和ZnO的晶体结构 |
| 1.1.2 GaN和ZnO的能带结构 |
| 1.1.3 GaN和ZnO的声子结构 |
| 1.2 GaN和ZnO的带边发射 |
| 1.2.1 GaN和ZnO自由激子发射 |
| 1.2.2 GaN和ZnO束缚激子发射 |
| 1.2.3 GaN和ZnO施主受主对发射 |
| 1.2.4 GaN和ZnO自由-束缚跃迁发射 |
| 1.3 GaN和ZnO的可见荧光 |
| 1.3.1 GaN的可见荧光 |
| 1.3.2 ZnO的可见荧光 |
| 1.4 GaN和ZnO光谱研究中的问题及本论文研究思路 |
| 1.4.1 GaN和ZnO荧光光谱研究中存在的问题 |
| 1.4.2 本论文的研究思路 |
| 2 样品制备及实验方法 |
| 2.1 GaN和ZnO样品及其退火处理条件 |
| 2.2 GaN和ZnO样品的表面处理与表面钝化 |
| 2.3 荧光光谱测量方法 |
| 2.3.1 FLS920稳态/瞬态荧光光谱仪 |
| 2.3.2 激光辐照下PL原位测量 |
| 2.3.3 光致荧光谱和荧光激发谱测量 |
| 2.3.4 时间分辨光谱测量及荧光寿命的级联效应修正 |
| 3 激子扩散和表面复合对GaN和ZnO激子荧光的影响 |
| 3.1 GaN和ZnO的室温荧光光谱 |
| 3.1.1 GaN样品表面处理前后的室温光谱比较 |
| 3.1.2 单晶ZnO样品表面钝化前后的室温光谱的比较 |
| 3.2 GaN和ZnO的低温激子荧光光谱 |
| 3.2.1 GaN样品表面处理前后的低温激子荧光光谱 |
| 3.2.2 单晶ZnO样品表面钝化前后的低温激子荧光光谱 |
| 3.3 GaN和ZnO样品表面钝化前后的变温激子荧光光谱 |
| 3.4 基于激子扩散和表面复合的激子荧光理论 |
| 3.5 ZnO激子荧光强度的理论拟合 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 激子扩散和表面复合对GaN可见荧光的影响 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 GaN样品表面钝化前后可见荧光光谱的比较 |
| 4.2.1 GaN样品表面钝化前后可见荧光光谱随温度的演化 |
| 4.2.2 GaN样品表面钝化前后可见荧光激发谱谱随温度的演化 |
| 4.3 GaN的紫外荧光带与处理过程的关联分析 |
| 4.3.1 经不同处理过程的GaN样品的UVL荧光带光谱 |
| 4.3.2 UVL的束缚激子共振激发 |
| 4.4 强紫外光辐照下GaN中BL和YL的不稳定性 |
| 4.4.1 强紫外光照下GaN的荧光不稳定性 |
| 4.4.2 GaN荧光不稳定性的起源 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 激子扩散和表面复合对ZnO可见荧光的影响 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 ZnO中的GL和YL荧光光谱 |
| 5.2.1 GL和YL光谱随温度的演化 |
| 5.2.2 GL和YL的光激发行为 |
| 5.2.3 GL和YL的时间分辨光谱 |
| 5.3 激子共振激发的ZnO红光精细结构 |
| 5.3.1 激子共振和非共振激发的红光精细结构对比 |
| 5.3.2 激子共振激发的精细结构红光的起源 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）高Al组分AlGaN薄膜的MOCVD生长及p型掺杂研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 Ⅲ族氮化物半导体材料的研究背景与意义 |
| 1.2 AlGaN材料的性质和应用 |
| 1.2.1 AlGaN材料的性质 |
| 1.2.2 AlGaN材料的应用 |
| 1.3 AlGaN材料生长及其研究现状 |
| 1.4 p型AlGaN材料生长所面临的问题及研究现状 |
| 1.5 本论文的主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 AlGaN材料的实验与理论研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 MOCVD外延生长技术 |
| 2.2.1 MOCVD生长系统 |
| 2.2.2 Ⅲ族氮化物的MOCVD生长机理 |
| 2.2.3 半导体异质外延薄膜生长动力学 |
| 2.2.4 p型掺杂AlGaN外延薄膜的生长 |
| 2.3 AlGaN材料的测试表征方法 |
| 2.3.1 高分辨X射线衍射(HRXRD) |
| 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.3.3 原子力显微镜(AFM) |
| 2.3.4 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.3.5 二次离子质谱(SIMS) |
| 2.3.6 X射线能量色散谱(EDS) |
| 2.3.7 拉曼光谱(Raman) |
| 2.3.8 光致发光谱(PL) |
| 2.3.9 阴极荧光谱(CL) |
| 2.3.10 霍尔实验(Hall) |
| 2.4 理论计算方法 |
| 2.4.1 第一性原理简介 |
| 2.4.2 密度泛函理论 |
| 2.4.3 交换相关能量泛函 |
| 2.4.4 计算软件包简介 |
| 2.4.5 计算思路 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 高Al组分AlGaN薄膜的生长与性质研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高温AlN插入层上AlGaN薄膜的MOCVD外延生长 |
| 3.3 AlGaN薄膜的晶体结构分析 |
| 3.4 AlGaN薄膜的应变分析 |
| 3.4.1 高分辨X射线衍射(HRXRD)的应变分析 |
| 3.4.2 倒易空间图像(RSM)的应变分析 |
| 3.4.3 拉曼光谱(Raman)的应变分析 |
| 3.5 AlGaN薄膜的表面形貌分析 |
| 3.6 AlGaN薄膜的微结构分析 |
| 3.7 AlGaN薄膜的光学性质分析 |
| 3.7.1 光致发光(PL)性质 |
| 3.7.2 阴极荧光(CL)性质 |
| 3.8 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Mg掺杂AlGaN薄膜的生长与性质研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Mg掺杂AlGaN薄膜的MOCVD外延生长 |
| 4.3 Mg掺杂浓度对AlGaN薄膜质量的影响 |
| 4.4 Mg掺杂对AlGaN薄膜表面形貌的影响 |
| 4.5 Mg掺杂对AlGaN薄膜元素分布的影响 |
| 4.6 Mg掺杂AlGaN薄膜的微结构分析 |
| 4.6.1 Al组分对Mg掺杂AlGaN薄膜微结构的影响 |
| 4.6.2 Mg掺杂浓度对AlGaN薄膜微结构的影响 |
| 4.6.3 锥体反向畴结构的形成机制 |
| 4.6.4 V型反向畴结构的形成机制 |
| 4.7 Mg掺杂AlGaN薄膜的电学性质分析 |
| 4.8 Mg掺杂AlGaN薄膜的光学性质分析 |
| 4.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 反向畴结构的第一性原理研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 形成能定义 |
| 5.3 计算方法与参数设置 |
| 5.4 Mg团簇引起反向畴结构的计算与分析 |
| 5.5 锥体反向畴基底(0001)面的计算与分析 |
| 5.6 V型反向畴结构的计算与分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 笫六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的文章和参加学术会议 |
（9）半极性Ⅲ族氮化物材料外延与发光研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 Ⅲ族氮化物半导体发展历程 |
| 1.2 Ⅲ族氮化物半导体基本性质 |
| 1.3 Ⅲ族氮化物半导体光电器件面临的挑战与机遇 |
| 1.4. 论文架构 |
| 参考文献 |
| 第二章 外延技术、表征手段与仿真方法 |
| 2.1 金属有机物气相外延(MOVPE) |
| 2.2 材料表征 |
| 2.3 APSYS仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 原位非对称岛斜面生长技术改善半极性(1122) GaN薄膜和InGaN量子阱的晶体质量与发光性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 原位非对称岛斜面生长技术 |
| 3.3 原位非对称岛斜面生长改善半极性(1122) GaN晶体质量 |
| 3.4 原位非对称岛斜面生长改善半极性(1122) InGaN量子阱发光性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 缺陷阻断技术改善半极性(1122) GaN薄膜和InGaN量子阱的晶体质量与发光性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 缺陷阻断技术:原位选择性填充富镓GaN岛技术 |
| 4.3 缺陷阻断技术改善半极性(1122)GaN晶体质量 |
| 4.4 缺陷阻断技术改善半极性(1122)InGaN量子阱发光性能 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 采用SiN_x与Mg预处理技术改善GaN与InGaN晶体质量与发光性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 原位SiN_x预处理蓝宝石表面改善半极性(1122) GaN晶体质量 |
| 5.3 用Mg预处理改善c面InGaN/GaN量子阱的界面质量和发光性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 半极性InGaN与InN二维超薄层外延与发光研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 半极性InGaN二维超薄层 |
| 6.3 半极性InN二维超薄层 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 附录 博士期间发表的论文与申请的专利 |
| 附件 |
| 致谢 |
（10）非极性AlGaN材料生长及探测器制备技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 GaN基材料的特性 |
| 1.2.1 GaN基材料的晶体结构和能带结构 |
| 1.2.2 GaN基材料的禁带宽度 |
| 1.2.3 GaN基材料的极化效应 |
| 1.3 GaN基紫外探测器简介 |
| 1.4 非极性GaN基材料及紫外探测器研究现状 |
| 1.5 非极性GaN基材料及紫外探测器存在的主要问题 |
| 1.6 本论文的框架结构及主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 MOCVD技术、GaN基材料及探测器表征方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 GaN基材料的MOCVD技术 |
| 2.2.1 MOCVD系统 |
| 2.2.2 GaN基材料的MOCVD生长技术 |
| 2.2.3 生长条件对GaN基材料质量的影响 |
| 2.2.4 生长GaN基材料的衬底 |
| 2.3 GaN基材料的表征方法 |
| 2.3.1 紫外-可见分光光度计 |
| 2.3.2 光学显微镜 |
| 2.3.3 扫描电子显微镜 |
| 2.3.4 X射线能量色散谱 |
| 2.3.5 高分辨X射线衍射 |
| 2.3.6 霍尔效应测试 |
| 2.3.7 X射线光电子能谱 |
| 2.3.8 拉曼散射光谱 |
| 2.3.9 光致发光光谱 |
| 2.4 GaN基紫外探测器的表征方法 |
| 2.4.1 GaN基紫外探测器的性能参数 |
| 2.4.2 GaN基紫外探测器的性能测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 非极性GaN材料的外延生长及表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 利用GaN成核层生长非极性a面GaN材料的研究 |
| 3.2.1 利用GaN成核层生长非极性a面GaN外延层 |
| 3.2.2 利用GaN成核层生长的非极性a面GaN外延层的性质研究 |
| 3.3 利用AlN缓冲层生长非极性a面GaN材料的研究 |
| 3.3.1 利用AlN缓冲层生长非极性a面GaN外延层 |
| 3.3.2 利用AlN缓冲层生长的非极性a面GaN外延层的性质研究 |
| 3.4 Si掺杂对非极性a面GaN材料性质的影响 |
| 3.4.1 Si掺杂非极性a面GaN外延层的生长 |
| 3.4.2 Si掺杂非极性a面GaN外延层性质的研究 |
| 3.5 Mg掺杂对非极性a面GaN材料性质的影响 |
| 3.5.1 Mg掺杂非极性a面GaN外延层的生长 |
| 3.5.2 Mg掺杂非极性a面GaN外延层性质的研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 非极性AlGaN材料的外延生长及表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 利用低温AlN成核层生长非极性a面AlGaN材料及性质研究 |
| 4.2.1 利用低温AlN成核层生长非极性a面AlGaN材料 |
| 4.2.2 利用低温AlN成核层生长的非极性a面AlGaN材料的性质研究 |
| 4.3 利用高温AlN缓冲层生长非极性a面AlGaN材料及性质研究 |
| 4.3.1 利用高温AlN缓冲层生长非极性a面AlGaN材料 |
| 4.3.2 利用高温AlN缓冲层生长的非极性a面AlGaN材料的性质研究 |
| 4.4 利用AlGaN插入层生长非极性a面AlGaN材料及性质研究 |
| 4.4.1 利用AlGaN插入层生长非极性a面AlGaN材料 |
| 4.4.2 利用AlGaN插入层生长的非极性a面AlGaN材料的性质研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 非极性和极性AlGaN材料的掺杂及性质研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Si掺杂极性c面和非极性a面AlGaN材料的外延生长 |
| 5.3 Si掺杂对极性c面和非极性a面AlGaN材料性质的影响 |
| 5.3.1 Si掺杂AlGaN材料的极性和Al组分研究 |
| 5.3.2 Si掺杂对极性c面和非极性a面AlGaN材料应力的影响 |
| 5.3.3 Si掺杂对极性c面和非极性a面AlGaN材料表面形貌的影响 |
| 5.3.4 Si掺杂对极性c面和非极性a面AlGaN材料结构性质的影响 |
| 5.3.5 Si掺杂对极性c面和非极性a面AlGaN材料电学性质的影响 |
| 5.3.6 Si掺杂对极性c面和非极性a面AlGaN材料光学性质的影响 |
| 5.4 Mg掺杂极性c面AlGaN材料的生长及性质研究 |
| 5.4.1 Mg掺杂极性c面AlGaN材料的生长 |
| 5.4.2 Mg掺杂极性c面AlGaN材料的表征与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 极性AlGaN材料的表面性质研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 极性AlN和AlGaN材料的外延生长 |
| 6.3 ARXPS测试的原理 |
| 6.4 极性AlN和AlGaN材料的表面性质研究 |
| 6.4.1 极性AlN材料的表面性质研究 |
| 6.4.2 极性AlGaN材料的表面性质研究 |
| 6.5 不同Al组分极性AlGaN材料的外延生长 |
| 6.6 极性AlGaN材料的表面性质与Al组分的关系 |
| 6.6.1 极性AlGaN材料表面的元素分布与Al组分的关系 |
| 6.6.2 极性AlGaN材料的Ga俄歇效应与Al组分的关系 |
| 6.6.3 极性AlGaN材料的表面氧化过程与Al组分的关系 |
| 6.6.4 极性AlGaN材料的元素分布均匀性与Al组分的关系 |
| 6.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 GaN基紫外探测器的设计及制备技术 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 极性c面AlGaN多量子阱的外延生长及性质研究 |
| 7.2.1 极性c面AlGaN多量子阱的外延生长 |
| 7.2.2 极性c面AlGaN多量子阱的性质研究 |
| 7.3 基于AlInGaN多量子阱结构的GaN基紫外探测器的设计 |
| 7.4 GaN基紫外偏振敏感探测器的制备及性能研究 |
| 7.4.1 GaN基紫外偏振敏感探测器的制备 |
| 7.4.2 GaN基紫外偏振敏感探测器的性能研究 |
| 7.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 论文总结 |
| 8.2 研究展望 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
四、应力和掺杂对Mg:GaN薄膜光致发光光谱影响的研究（论文参考文献）
- [1]新型宽禁带半导体复合薄膜的光学性质[D]. 陈基伟. 广西大学, 2021(12)
- [2]铁基窄带隙氧化物的合成及性质研究[D]. 司书芳. 华东师范大学, 2021(12)
- [3]β-Ga2O3薄膜的MOCVD制备与可控掺杂研究[D]. 焦腾. 吉林大学, 2021(01)
- [4]InGaN/GaN多量子阱中缺陷对其结构和性能的影响研究[D]. 刘青明. 陕西科技大学, 2021(01)
- [5]GaN基材料的分子束外延及其发光器件的制备与表征[D]. 吴耀政. 南京大学, 2020(12)
- [6]共掺ZnO纳米棒的制备及其光电性能研究[D]. 周小龙. 太原理工大学, 2020(07)
- [7]激子扩散和表面复合对GaN和ZnO光致荧光的影响[D]. 周楠. 大连理工大学, 2019(06)
- [8]高Al组分AlGaN薄膜的MOCVD生长及p型掺杂研究[D]. 徐庆君. 南京大学, 2019(11)
- [9]半极性Ⅲ族氮化物材料外延与发光研究[D]. 吴征远. 厦门大学, 2019(08)
- [10]非极性AlGaN材料生长及探测器制备技术研究[D]. 杨洪权. 东南大学, 2016(02)