搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

InN的光致发光特性研究

王健 谢自力 张荣 张韵 刘斌 陈鹏 韩平

引用本文:
Citation:

InN的光致发光特性研究

王健, 谢自力, 张荣, 张韵, 刘斌, 陈鹏, 韩平

Study on the photoluminescence properties of InN films

Wang Jian, Xie Zi-Li, Zhang Rong, Zhang Yun, Liu Bin, Chen Peng, Han Ping
PDF
导出引用
  • 研究了利用金属有机化学气相淀积生长的氮化铟薄膜的光致发光特性. 由于氮化铟本身具有很高的背景载流子浓度, 费米能级在导带之上, 通过能带关系图以及相关公式拟合光致发光图谱可以得到生长的氮化铟的带隙为0.67 eV, 并且可以计算出相应的载流子浓度为n=5.4×1018 cm-3, 从而找到了一种联系光致发光谱与载流子浓度两者的方法. 另外通过测量变温条件下氮化铟的发光特性, 研究了发光峰位以及发光强度随温度的变化关系, 发现光致发光强度随温度的升高逐渐降低, 发光峰位随温度的升高只是红移, 并没有出现"S"形的非单调变化, 这种差异可能是由于光致发光谱的半高宽过高导致, 同时也可能与载流子浓度以及内建电场强度有关.
    The photoluminescence (PL) properties of InN films grown by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) have been investigated. InN has a high level of background carrier concentration, which makes the Fermi level lie above the conduction band. By nonlinear fitting of the PL results, along with the energy band relations, we calculated the band gap of InN film to be 0.67 eV and the carrier concentration n=5.4×1018 cm-3. Thus we found a connection between PL results and the carrier concentration of InN films. In addition, we also studied the dependence of peak position and intensity of PL on temperature: the intensity of photoluminescence decreases as the temperature increases, and the peak position shows a red shift instead of an S-shape variation. Such a difference may be explained by a huge full width at half maximum of PL spectra. Also the concentration of carriers and the magnitude of the built-in electric field in the material may have influence on such a result.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(2011CB301900, 2012CB619304), 国家高技术研究发展计划(2011AA03A103), 国家自然科学基金(60990311, 60820106003, 60906025, 60936004, 61176063), 江苏省自然科学基金(BK2008019, BK2011010, BK2010385, BK2009255, BK2010178)和南京大学扬州光电研究院研发基金资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Basic Research of China (Grant Nos. 2011CB301900, 2012CB619304), the National Hi-tech development Program of China (Grant No. 2011AA03A103), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 60990311, 60820106003, 60906025, 60936004, 61176063), The Natural Science Foundation of Jiangsu Province, China (Grant Nos. BK2008019, BK2011010, BK2010385, BK2009255, BK2010178), and the Research Funds from NJU-Yangzhou Institute of Opto-electronics.
    [1]

    Davydov V Yu, Klochikhin A A, Seisyan R P, Emtsev V V, Ivanov S V, Bechstedt F, Furthmller J, Harima H, Mudryi A V, Aderhold J, Semchinova O, Graul J 2002 Phys. Status Solidi (b) 229 R1

    [2]

    Wu J, Walukiewicz W, Yu K M, Ager III J W, Haller E E, Lu H, Schaff W J, Yoshiki Saito Yasushi Nanishi 2002 Appl. Phys. Lett. 80 3967

    [3]

    Foutz B E, OpLeary S K, Shur M S, Eastman L F 1999 J. Appl. Phys. 85 7727

    [4]

    Bockowski M 1999 Phys. B 265 1

    [5]

    Higashiwaki M, Matsui T 2002 Jpn. J. Appl. Phys. 41 L540

    [6]

    Wang X Q, Liu S T, Ma N, Feng L, Chen G, Xu F J, Tang N 2012 Appl. Phys. Express 5 015502

    [7]

    Miller N, Ager III J W, Smith III H M, Mayer M A, Yu K M, Haller E E, Walukiewicz W, Schaff W J, Gallinat C, Koblmller G, Speck J S 2010 J. Appl. Phys. 107 103712

    [8]

    Masataka Higashiwaki, Toshiaki Matsui 2004 Journal of Crystal Growth 269 162

    [9]

    Davydov V Yu, Klochikhin A A, Emtsev V V, Kurdyukov D A, Ivanov S V, Vekshin V A, Bechstedt F Furthmller J, Aderhold J, Graul J, Mudryi A V, Harima H, Hashimoto A, Yamamoto A, Haller E E 2002 Phys. Stat. Sol. (b) 234 787

    [10]

    Bhuiyan A G, Hashimoto A, Yamamoto A 2003 J. Appl. Phys. 94 2779

    [11]

    Kuokstis E, Sun W H, Shatalov M, Yang J W, Asif Khan M 2006 Appl. Phys. Lett. 88 261905

    [12]

    Bell A, Srinivasan S, Plumlee C, Omiya H, Ponce F A, Christen J, Tanaka S, Fujioka A, Nakagawa Y 2004 J. Appl. Phys. 95 4670

    [13]

    Zhang Z, Zhang R, Xie Z L, Liu B, Xiu X Q, Li Y, Fu D Y Lu H, Chen P, Han P, Zheng Y D, Tang C G, Chen Y H, Wang Z G 2009 Acta Phys. Sin. 58 3416 (in Chinese) [张曾, 张荣, 谢自力, 刘斌, 修向前, 李弋, 傅德颐, 陆海, 陈鹏, 韩平, 郑有炓, 汤晨光, 陈涌海, 王占国 2009 物理学报 58 3416]

    [14]

    Wu J, Walukiewicz W Shan W, Yu K M, Ager III J W, Li S X, Haller E E, Lu H, Schaff W J 2003 J. Appl. Phys. 94 4457

    [15]

    Wu P F 2007 M. S. Dissertation (Taibei: Chung Yuan Christian University) (in Chinese) [吴佩芳 2007 硕士学位论文 (台湾: 中原大学)]

    [16]

    Li Q, Xu S J, Xie M H, Tong S Y 2005 J. Phys.: Condens. Matter 17 4853

  • [1]

    Davydov V Yu, Klochikhin A A, Seisyan R P, Emtsev V V, Ivanov S V, Bechstedt F, Furthmller J, Harima H, Mudryi A V, Aderhold J, Semchinova O, Graul J 2002 Phys. Status Solidi (b) 229 R1

    [2]

    Wu J, Walukiewicz W, Yu K M, Ager III J W, Haller E E, Lu H, Schaff W J, Yoshiki Saito Yasushi Nanishi 2002 Appl. Phys. Lett. 80 3967

    [3]

    Foutz B E, OpLeary S K, Shur M S, Eastman L F 1999 J. Appl. Phys. 85 7727

    [4]

    Bockowski M 1999 Phys. B 265 1

    [5]

    Higashiwaki M, Matsui T 2002 Jpn. J. Appl. Phys. 41 L540

    [6]

    Wang X Q, Liu S T, Ma N, Feng L, Chen G, Xu F J, Tang N 2012 Appl. Phys. Express 5 015502

    [7]

    Miller N, Ager III J W, Smith III H M, Mayer M A, Yu K M, Haller E E, Walukiewicz W, Schaff W J, Gallinat C, Koblmller G, Speck J S 2010 J. Appl. Phys. 107 103712

    [8]

    Masataka Higashiwaki, Toshiaki Matsui 2004 Journal of Crystal Growth 269 162

    [9]

    Davydov V Yu, Klochikhin A A, Emtsev V V, Kurdyukov D A, Ivanov S V, Vekshin V A, Bechstedt F Furthmller J, Aderhold J, Graul J, Mudryi A V, Harima H, Hashimoto A, Yamamoto A, Haller E E 2002 Phys. Stat. Sol. (b) 234 787

    [10]

    Bhuiyan A G, Hashimoto A, Yamamoto A 2003 J. Appl. Phys. 94 2779

    [11]

    Kuokstis E, Sun W H, Shatalov M, Yang J W, Asif Khan M 2006 Appl. Phys. Lett. 88 261905

    [12]

    Bell A, Srinivasan S, Plumlee C, Omiya H, Ponce F A, Christen J, Tanaka S, Fujioka A, Nakagawa Y 2004 J. Appl. Phys. 95 4670

    [13]

    Zhang Z, Zhang R, Xie Z L, Liu B, Xiu X Q, Li Y, Fu D Y Lu H, Chen P, Han P, Zheng Y D, Tang C G, Chen Y H, Wang Z G 2009 Acta Phys. Sin. 58 3416 (in Chinese) [张曾, 张荣, 谢自力, 刘斌, 修向前, 李弋, 傅德颐, 陆海, 陈鹏, 韩平, 郑有炓, 汤晨光, 陈涌海, 王占国 2009 物理学报 58 3416]

    [14]

    Wu J, Walukiewicz W Shan W, Yu K M, Ager III J W, Li S X, Haller E E, Lu H, Schaff W J 2003 J. Appl. Phys. 94 4457

    [15]

    Wu P F 2007 M. S. Dissertation (Taibei: Chung Yuan Christian University) (in Chinese) [吴佩芳 2007 硕士学位论文 (台湾: 中原大学)]

    [16]

    Li Q, Xu S J, Xie M H, Tong S Y 2005 J. Phys.: Condens. Matter 17 4853

  • [1] 梁爱华, 王旭升, 李国荣, 郑嘹赢, 江向平, 胡锐. KxNa1–xNbO3:Pr3+铁电体的光致发光和应力发光性能. 物理学报, 2022, 71(16): 167801. doi: 10.7498/aps.71.20220501
    [2] 陶广益, 齐鹏飞, 戴宇琛, 石蓓蓓, 黄逸婧, 张天浩, 方哲宇. 亚波长介质光栅对单层过渡金属硫化物的发光增强. 物理学报, 2022, 71(8): 087801. doi: 10.7498/aps.71.20212358
    [3] 齐佳红, 胡建民, 盛延辉, 吴宜勇, 徐建文, 王月媛, 杨晓明, 张子锐, 周扬. 电子辐照下GaAs/Ge太阳电池载流子输运机理研究. 物理学报, 2015, 64(10): 108802. doi: 10.7498/aps.64.108802
    [4] 黄斌斌, 熊传兵, 汤英文, 张超宇, 黄基锋, 王光绪, 刘军林, 江风益. 硅衬底氮化镓基LED薄膜转移至柔性黏结层基板后其应力及发光性能变化的研究. 物理学报, 2015, 64(17): 177804. doi: 10.7498/aps.64.177804
    [5] 魏晓旭, 程英, 霍达, 张宇涵, 王军转, 胡勇, 施毅. Au的金属颗粒对二硫化钼发光增强. 物理学报, 2014, 63(21): 217802. doi: 10.7498/aps.63.217802
    [6] 王红培, 王广龙, 喻颖, 徐应强, 倪海桥, 牛智川, 高凤岐. 内嵌InAs量子点的δ掺杂GaAs/AlxGa1-xAs二维电子气特性分析. 物理学报, 2013, 62(20): 207303. doi: 10.7498/aps.62.207303
    [7] 高杨, 吕强, 汪洋, 刘占波. 掺杂浓度和烧结温度对CaWO4:Eu3+发光性能的影响. 物理学报, 2012, 61(7): 077802. doi: 10.7498/aps.61.077802
    [8] 程赛, 吕惠民, 石振海, 崔静雅. 碳泡沫衬底上氮化铝纳米线的生长及其光致发光特性研究. 物理学报, 2012, 61(12): 126201. doi: 10.7498/aps.61.126201
    [9] 方合, 王顺利, 李立群, 李培刚, 刘爱萍, 唐为华. 液相激光烧蚀合成ZnO及Zn/ZnO纳米颗粒及其光致发光性能. 物理学报, 2011, 60(9): 096102. doi: 10.7498/aps.60.096102
    [10] 张曾, 张荣, 谢自力, 刘斌, 修向前, 李弋, 傅德颐, 陆海, 陈鹏, 韩平, 郑有炓, 汤晨光, 陈涌海, 王占国. 厚度对MOCVD生长InN薄膜位错特性与光电性质的影响. 物理学报, 2009, 58(5): 3416-3420. doi: 10.7498/aps.58.3416
    [11] 李素梅, 宋淑梅, 吕英波, 王爱芳, 吴爱玲, 郑卫民. 量子限制受主的光致发光研究. 物理学报, 2009, 58(7): 4936-4940. doi: 10.7498/aps.58.4936
    [12] 汪润生, 孟卫民, 彭应全, 马朝柱, 李荣华, 谢宏伟, 王颖, 赵明, 袁建挺. 有机半导体的物理掺杂理论. 物理学报, 2009, 58(11): 7897-7903. doi: 10.7498/aps.58.7897
    [13] 于 威, 李亚超, 丁文革, 张江勇, 杨彦斌, 傅广生. 氮化硅薄膜中纳米非晶硅颗粒的键合结构及光致发光. 物理学报, 2008, 57(6): 3661-3665. doi: 10.7498/aps.57.3661
    [14] 唐 斌, 邓 宏, 税正伟, 韦 敏, 陈金菊, 郝 昕. 掺AlZnO纳米线阵列的光致发光特性研究. 物理学报, 2007, 56(9): 5176-5179. doi: 10.7498/aps.56.5176
    [15] 丁少锋, 范广涵, 李述体, 肖 冰. 氮化铟p型掺杂的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(7): 4062-4067. doi: 10.7498/aps.56.4062
    [16] 王英龙, 卢丽芳, 闫常瑜, 褚立志, 周 阳, 傅广生, 彭英才. 具有窄光致发光谱的纳米Si晶薄膜的激光烧蚀制备. 物理学报, 2005, 54(12): 5738-5742. doi: 10.7498/aps.54.5738
    [17] 黄凯, 王思慧, 施毅, 秦国毅, 张荣, 郑有炓. 内电场对纳米硅光致发光谱的影响. 物理学报, 2004, 53(4): 1236-1242. doi: 10.7498/aps.53.1236
    [18] 张喜田, 肖芝燕, 张伟力, 高 红, 王玉玺, 刘益春, 张吉英, 许 武. 高质量纳米ZnO薄膜的光致发光特性研究. 物理学报, 2003, 52(3): 740-744. doi: 10.7498/aps.52.740
    [19] 袁放成, 冉广照, 陈源, 张伯蕊, 乔永平, 傅济时, 秦国刚, 马振昌, 宗婉华. 磁控溅射淀积掺Er富Si氧化硅膜中Er3+ 1.54μm光致发光. 物理学报, 2001, 50(12): 2487-2491. doi: 10.7498/aps.50.2487
    [20] 李志锋, 陆 卫, 叶红娟, 袁先璋, 沈学础, G.Li, S.J.Chua. GaN载流子浓度和迁移率的光谱研究. 物理学报, 2000, 49(8): 1614-1619. doi: 10.7498/aps.49.1614
计量
  • 文章访问数:  5483
  • PDF下载量:  911
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-08-29
  • 修回日期:  2013-01-28
  • 刊出日期:  2013-06-05

/

返回文章
返回