基于InGaN量子點的GaN蓋層生長條件優化

2013-04-29 呂文彬 清華信息科學與技術國家實驗室

  多層InGaN 量子點作為有源區是解決綠光發光二極管(LED)量子效率低的有效手段,而GaN 蓋層對于多層InGaN 量子點的外延生長有非常重要的影響,目前針對InGaN/GaN量子點結構中的GaN 蓋層生長條件研究較少。

  本文采用金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)技術外延生長有GaN 蓋層的InGaN 量子點,研究不同外延生長條件下的GaN 蓋層表面形貌和光學性質。單層InGaN 量子點的密度2×109cm-2,高度5.1 nm,直徑73.5 nm。在單層量子點上改變溫度、載氣等條件生長20 nm GaN 蓋層,研究發現適當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 量子點外延生長的均一性。

  分析認為,減小氮氣流量并增加氫氣流量,反應物氣體分子表面擴散長度增加,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條件有藍移現象,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。