学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

硅衬底GaN材料生长及其LED老化性能研究

作 者: 程海英
导 师: 江风益;方文卿
学 校: 南昌大学
专 业: 材料物理与化学
关键词: GaN δ掺杂 LED老化 寿命实验 MOCVD ZnO 缓冲层温度
分类号: TN304
类 型: 硕士论文
年 份: 2006年
下 载: 516次
引 用: 1次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


GaN为宽禁带半导体材料,在信息显示和固态照明等领域具有广阔的应用前景,因而倍受关注、发展十分迅速。目前,蓝宝石衬底是GaN异质外延最常用的衬底材料,但蓝宝石衬底本身不导电并且解理困难。相比而言,硅衬底则是一类极具发展潜力的衬底材料。与蓝宝石衬底相比,硅衬底具有低成本、大面积、高质量、导电导热性能好等优点。使用Si片作为GaN外延薄膜的衬底有可能实现光电子和微电子的集成,因此Si基GaN的研究受到了广泛的关注。然而Si衬底与GaN外延层之间巨大的晶格失配和热失配为Si衬底GaN材料的生长设置了重重障碍,生长出的Si衬底GaN材料易产生大量的位错及裂纹。近几年来,Si衬底GaN材料的生长取得了很大的进展,Si衬底GaN基LED的发展也非常迅速。本论文主要研究了δ掺杂对硅衬底GaN蓝光LED外延膜性能的影响;对硅衬底GaN基LED器件的老化寿命特性进行了相应的研究;并初步研究了常压MOCVD法在Cu/Si(111)基板上ZnO薄膜的生长及其性能;得到了如下一些有意义和部分有创新性的研究结果: 1、通过对δ掺杂Si处理样品及未处理样品的相关性能进行的比较,分析了δ掺杂Si处理对GaN外延膜结晶性能的影响。研究表明δ掺杂Si处理后GaN外延膜的相关性能会相对变好。 2、用XRD方法通过不同晶面的ω扫描测试及Lattice-rotation模型的拟合计算得出GaN/Si样品的螺位错密度和刃位错密度,通过XRD的位错及应力的分析发现δ掺杂Si处理后生长的GaN样品中螺位错密度有所增大,刃位错密度会减少,总的位错密度仍有所减少;样品的非均匀应变较大。相应样品LED的电致发光光谱、I-V特性曲线的测试表明δ掺杂Si处理后的GaN/Si LED的光电性能、I-V性能变好。 3、通过电流加速寿命实验法对硅基GaN蓝光LED进行了老化寿命实验。利用公式拟合出硅基GaN蓝光LED的寿命长达4.6万小时。部分GaN/Si蓝光LED的主波长在老化后有不同程度的红移,寿命越短红移量越大。我们推测主波长红移的原因可能为:通大电流时,芯片温度升高,使GaN/Si蓝光LED器件

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-8
目录  8-11
第一章 GaN基半导体材料性质及其器件的研究进展  11-39
  1.1 引言  11-13
  1.2 GaN材料及器件的发展概况  13-15
  1.3 GaN结构及性质  15-20
    1.3.1 GaN的结构特性  15-17
    1.3.2 GaN的电学特性  17-18
    1.3.3 GaN的能带结构和光学特性  18-20
  1.4 GaNLED器件及其应用  20-23
  1.5 GaN生长衬底的选择  23-27
  1.6 Si衬底性质及Si(111)衬底GaN生长  27-31
    1.6.1 Si衬底结构和性能  27-28
    1.6.2 Si(111)衬底上生长GaN  28-30
    1.6.3 Si(111)衬底GaN基LED  30-31
  1.7 本论文研究内容和行文安排  31
  参考文献  31-39
第二章 GaN薄膜的MOCVD生长与性能分析  39-56
  2.1 MOCVD技术简介  39-40
  2.2 用于GaN生长的Thomas Swan MOCVD系统  40-41
  2.3 硅衬底GaN外延生长工艺  41-42
  2.4 δ掺杂对硅衬底GaN蓝光LED外延膜性能的影响研究  42-54
    2.4.1 硅衬底GaN蓝光LED外延膜的δ掺杂处理  42-43
    2.4.2 X射线双晶衍射技术  43-45
    2.4.3 用X射线双晶衍射技术对所生长的样品进行分析研究  45-52
    2.4.4 两样品制成的LED光电性能测试分析研究  52-54
    2.4.5 结论  54
  2.5 小结  54
  参考文献  54-56
第三章 硅衬底GaN基LED器件老化特性研究  56-73
  3.1 引言  56-57
  3.2 GaN基LED的相关知识  57-62
    3.2.1 与LED效率相关的几个概念  57-58
    3.2.2 LED的光学特性常识  58-59
    3.2.3 计算LED寿命的方法  59-62
  3.3 硅基GaN蓝光LED的老化寿命分析  62-67
  3.4 硅基GaN绿光LED的老化寿命分析  67-70
  3.5 小结  70-71
  参考文献  71-73
第四章 常压MOCVD法在Cu/Si(111)基板上生长Zno薄膜的研究  73-98
  4.1 引言  73-74
  4.2 ZnO结构及其性质  74-81
    4.2.1 ZnO材料的基本特性  74-75
    4.2.2 ZnO的结构特性  75-77
    4.2.3 ZnO的能带结构和光学性质  77-80
    4.2.4 ZnO的电学特件  80-81
  4.3 MOCVD方法Cu/Si(111)基板上ZnO薄膜的生长  81-93
    4.3.1 ZnO薄膜生长衬底材料的选择  81-82
    4.3.2 Si衬底ZnO薄膜的研究进展  82-84
    4.3.3 生长ZnO薄膜的常压MOCVD系统  84-86
    4.3.4 Cu/Si(111)基板上ZnO薄膜的生长工艺  86-88
    4.3.5 ZnO/Cu/Si(111)薄膜性能分析  88-93
    4.3.6 结论  93
  4.4 小结  93-94
  参考文献  94-98
第五章 结论  98-100
附录  100-101
致谢  101

相似论文

  1. 化学吸附法脱除FCC汽油中含硫化合物的研究,TE624.55
  2. 基于微乳液体系制备ZnO光催化材料,O614.241
  3. ZnO掺杂效应的第一性原理研究,O614.241
  4. Ni片上组装TiO2纳米管阵列和TiO2/ZnO纳米棒阵列膜光催化辅助电解水制氢研究,TQ116.21
  5. Si表面吸附及Si掺杂缺陷GaN磁性的研究,TN304.12
  6. 溶胶—凝胶法制备p型ZnO薄膜,O484.1
  7. 超声喷雾热解法ZnO薄膜的制备及其性能研究,TB43
  8. 高电子迁移率晶体管的建模和优化,TN386
  9. GaN紫外光电阴极的材料结构设计和制备工艺研究,TN23
  10. 新型纳米ZnO的制备、表征及其光催化性能研究,X703.1
  11. 纳米ZnO和钇铝石榴石的水热法制备及特性表征,TB383.1
  12. 玻璃基ZnO基薄膜的喷雾热分解法制备和表征,TB383.2
  13. 半导体纳米材料制备与性能研究,TB383.1
  14. 纳米ZnO复合光催化剂的制备及循环使用,TQ426.81
  15. 铋系低熔点电子玻璃结构与性能的表征,TQ171.1
  16. 高线性度Al_xGa_(1-x)N/Al_yGa_(1-y)N/GaNHEMT研究,TN386
  17. S波段GaN基HEMT内匹配平衡功率放大器研究,TN722.75
  18. MOCVD法氧化锌薄膜材料生长,TN304.055
  19. 氧化锌薄膜晶体管的制备与研究,TN321.5
  20. Zn离子注入Al_2O_3单晶纳米颗粒合成及其光学性质改性的研究,TB383.1
  21. ZnO超疏水结构的微纳米制造及润湿性研究,TB383.1

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 材料
© 2012 www.xueweilunwen.com