利用有机金属化学气相沉积(MOCVD)的方法,在高质量的铝氮(AlN)模板和铝氮/铝镓氮超晶格(AlN/AlGaN SLs)上,通过改变[TMA/(TMa+TMG)]的流量比例,成功的获得了不同Al组分的高电导性的n型铝镓氮(AlGaN)薄膜。并借由金相显微镜、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、透射光谱、Raman光谱、Hall测试和电容-电压(C-V)等多种测试手段,对n型(Al)GaN材料的表面形貌、晶体质量、光学性能和电学性能进行了评估。

   实验结果显示,在保持TMA流量不变的情况下减少TEG的流量可以获得高Al组分的AlxGa1-xN (x0.4)材料。然而由于Al原子在生长表面的迁移性低于Ga原子,从而在同样的生长条件下,通过减少TEG的了流量,伴随着AlGaN的Al组分的提高的是其表面形貌的恶化。

　　通过在生长过程中通入硅烷可以获得n型掺杂的(Al)GaN薄膜。n-(Al)GaN薄膜的掺杂浓度随着硅烷的摩尔量的增加而增加,其迁移率随着硅烷的增加呈现先上升后下降的趋势。同时,硅烷量的增加也会导致n-(Al)GaN材料晶格的破坏和其尺寸的减小。针对AlGaN材料n型掺杂,较为特殊的是Si的掺杂能级随着Al组分的提高而加深。

　　于是,对于采用同样的硅烷量实现掺杂的AlGaN材料,其实际掺杂浓度随着Al组分的提高而下降。同时,由于Al组分提高造成的AlGaN晶格常数的减少,使得电子与材料晶格碰撞几率增加,也是材料的迁移率也会表现出下降趋势。 最后,铟-硅(In-Si)共掺杂的初步结果显示,In在AlGaN材料体系中的引入可以在一定程度上提高AlGaN材料的表面形貌和晶体质量。

　　整体来说,本论文得到的高Al组分n型AlGaN材料能充分满足日盲型紫外探测器的需求。其关于AlGaN掺杂特性的分析可用于指导以后的实验工作。

【学位授予单位】：华中科技大学

【学位级别】：硕士