论文摘要
GaN和Ⅲ族氮化物材料是近年来光电子领域的研究热点,GaN材料生长方面有了重大突破,而在基于GaN材料的高功率LED、脉冲连续LD以及盲阳紫外探测器方面都取得了显著成绩。GaN材料折射率和消光系数色散关系的研究对GaN基器件尤其是考虑多波段垂直组合的紫外红外复合探测器的研制具有十分重要的意义。虽然有部分研究人员已经对GaN红外光学性质做了探讨,但这些研究多采用体材料样品或基于GaN外延层的光学各向同性,且多采用红外反射或拉曼散射的实验方法,得到的实验结果也不尽相同。椭圆偏振法具有测量精度高、非损伤性以及能区分不同物理效应等优点。通过实验测量和随后的数据拟合,不但可以得到GaN材料的光学特征,还可以得到电学方面的信息。鉴于GaN载流子浓度的传统霍耳(Hall)测量方法中,目前尚存在的欧姆接触性能影响测量精度的情况还比较严重,采用红外椭圆光谱的方法研究GaN材料的电学性质显得有其特有的优势。 本文利用红外椭偏光谱法(IRSE)对生长在蓝宝石衬底上的非故意掺杂的GaN外延膜在9.0—12.5μm波段的光学和电学性质进行了研究。通过对椭偏光谱的理论计算,拟合了本征、n型和p型GaN外延膜中的声子振动参量和等离子振荡的频率及阻尼常量,并由此得到了在这一波段GaN各向异性的折射率和消光系数的色散曲线。同时还得到了三种样品的载流子浓度和迁移率,将得到的电学参数同Hall测量结果做了比较,发现载流子浓度值符合较好而电子迁移率相差较大,红外椭偏测量值大概是Hall测量值的二分之一。文中对这一现象,结合了其他研究者的推论做了探讨。
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