《GaN材料带边光致发光特性研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GaN材料带边光致发光特性研究（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要摘 要宽带隙半导体材料GaN，由于其优良的物理和化学性质，使其在短波区发光器件领域有着重要的应用潜力和良好的市场前景，近年来该材料成为发光研究领域的热点之一。本文对3个MOCVD生长的工艺条件相近的GaN薄膜样品进行了光致发光谱的测量，在10K-300K温度之间对三个样品选择了若干温度条件进行了测量，得到了它们不同温度下的光致发光谱，对光致发光谱的低温特性进行了分析，讨论了引起发光的各个激子的变温特性，探明了低温下引起GaN带边发光的机制。实验结果分析表明：低温下，引起GaN带边发光的主要是自由激子、中性施主束缚激子和中性受主束缚激子。在PL谱中，这三中激子的发光峰都能看到，这说明我们的
2、样品质量还是比较好的，自由激子峰强度非常弱，说明我们的晶体质量还有提升空间。而温度升高到150K以后，激子猝灭，带到带发光占据主导地位。关键词： GaN 激子 光致发光谱 变温特性AbstractAbstractThe wide band gap semiconductor-GaN, of which physics and chemical property are outstanding for application in optical devices of short wave, has much application potential and a good market fut
3、ure.In this paper, three GaN film samples in similar processing conditions are measured in photoluminescence system, and we get the PL spectrums which are in several different temperatures between 10K and 300K. The band-edge optical property of GaN in low temperature is researched，and we get to know
4、 the optical mechanism of GaN in low temperature. In addition, the temperature dependency of different kinds excitons is discussed.Experimental data indicates that the band-edge optical property of GaN is determined by free excitons, neutral-donor-bound excitons and neutral-acceptor-bound excitons.
5、In the PL spectrum, we can find all of the three kind of the transition peaks, which states that the quality of samples is good, however, the intensity of free excitons is weak, which means the quality of the samples could be better. When the temperature is above 150K, the band-to-band luminescence
6、dominates.Keywords: GaN Exciton Photoluminescence spectrum Temperature dependency目 录 i目 录第一章 绪 论 .11.1 引言 .11.2 GaN 材料研究概述 .11.3 GaN 材料在发光领域的应用及前景 .21.4 光致发光理论 .41.4.1 基本概念 .41.4.2 光致发光原理 .41.5 本文的研究内容及实验路线 .51.5.1 本文的研究内容 .51.5.2 本文的实验路线 .5第二章 GaN 材料性质 .72.1 GaN 材料部分特性 .72.1.1 GaN 的结构特性 .72.1.2 GaN
7、 材料的化学特性 .72.1.3 GaN 材料的电学特性 .72.1.4 GaN 的磁学性质 .72.2 GaN 材料发光特性 .82.2.1 GaN 中基本的辐射跃迁过程 .82.2.2 自由激子和束缚激子 .102.3 GaN 薄膜的外延生长技术 .112.3.1 MOCVD .112.3.2 MBE.122.3.3 HVPE.122.3.4 反应溅射工艺 .12第三章 GaN 薄膜制备和光致发光测量 .133.1 GaN 薄膜样品的制备 .133.2 GaN 薄膜样品的光致发光测量 .13ii 目 录 3.3 本次试验得到的 PL 谱 .14第四章 GaN 薄膜的带边光致发光谱分析 .174.1 GaN 材料发光机制 .174.2 峰位随温度变化的讨论 .
