掺Er/Er+O的GaN薄膜光学性质的研究

宋淑芳; 陈维德; 许振嘉; 徐叙瑢

doi:10.7498/aps.56.1621

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掺Er/Er+O的GaN薄膜光学性质的研究

宋淑芳 , 陈维德 , 许振嘉 , 徐叙瑢

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掺Er/Er+O的GaN薄膜光学性质的研究

宋淑芳, 陈维德, 许振嘉, 徐叙瑢

物理学报, 2007, 56(3): 1621-1626.

doi: 10.7498/aps.56.1621

Study on optical properties of Er/Er+O doped GaN thin films

Song Shu-Fang, Chen Wei-De, Xu Zhen-Jia, Xu Xu-Rong

Acta Phys. Sin., 2007, 56(3): 1621-1626.

doi: 10.7498/aps.56.1621

摘要
利用Raman散射谱研究了GaN注Er以及Er+O共注样品的振动模，并讨论了共注入O对Er离子发光的影响. 在Raman散射谱中，对于注Er的GaN样品出现了300 cm-1和670 cm-1两个新的Raman峰，而对于Er+O共注样品，除了上述两个峰外，在360 cm-1处出现了另外一个新的峰，其中300 cm-1峰可以用disorder-activated Raman scattering (DARS)来解释，670 cm-1峰是由于与N空位相关的缺陷引起的，而360 cm-1峰是由O注入引起的缺陷络合物产生的. 由于360 cm-1模的缺陷出现，从而导致Er+O共注入GaN薄膜红外光致发光(PL)强度的下降.

关键词:
GaN /

Er /

Raman散射 /

光致发光
Abstract
We extend the use of Raman spectroscopy to investigate the modes of Er-implanted and Er+O co-implanted GaN, and discuss the influence of O ions on Er3+-related infrared photoluminescence (PL). It is found that Er3+ implantation introduces new Raman peaks in Raman spectra at frequencies 300 and 670 cm-1, and one additional new peak at 360cm-1 is introduced after Er+O implantation. It is proposed that the broad structure around 300 cm-1 mode originates from disorder-activated scattering (DARS). The Raman peak at 670 cm-1 is assigned to nitrogen vacancy related defects. The 360 cm-1 peak is attributed to the O implantation induced defect complexes (vacancies, interstitial, or anti-sites in the host). The appearance of the 360 cm-1 mode results in the decrease of the Er3+-related infrared PL of GaN:Er+O.

Keywords:
GaN /

Er /

Raman scattering /

photoluminescence
作者及机构信息
宋淑芳²,

陈维德³,

许振嘉³,

徐叙瑢¹

(1)北京交通大学光电子研究所，北京 100044; (2)北京交通大学光电子研究所，北京 100044;中国科学院半导体研究所，北京 100083; (3)中国科学院半导体研究所，北京 100083

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：60176025),国家重点基础研究发展计划项目(973计划)(批准号：2003CB314707)和中国博士后科学基金资助课题(批准号：2005037302)资助的课题.
Authors and contacts
Song Shu-Fang²,

Chen Wei-De³,

Xu Zhen-Jia³,

Xu Xu-Rong¹

(1)北京交通大学光电子研究所，北京 100044; (2)北京交通大学光电子研究所，北京 100044;中国科学院半导体研究所，北京 100083; (3)中国科学院半导体研究所，北京 100083
参考文献

施引文献

[1]	张超宇, 熊传兵, 汤英文, 黄斌斌, 黄基锋, 王光绪, 刘军林, 江风益. 图形硅衬底GaN基发光二极管薄膜去除衬底及AlN缓冲层后单个图形内微区发光及应力变化的研究. 物理学报, 2015, 64(18): 187801. doi: 10.7498/aps.64.187801
[2]	黄斌斌, 熊传兵, 张超宇, 黄基锋, 王光绪, 汤英文, 全知觉, 徐龙权, 张萌, 王立, 方文卿, 刘军林, 江风益. 硅基板和铜基板垂直结构GaN基LED变温变电流发光性能的研究. 物理学报, 2014, 63(21): 217806. doi: 10.7498/aps.63.217806
[3]	陈峻, 范广涵, 张运炎. 渐变型量子阱垒层厚度对GaN基双波长发光二极管发光特性调控的研究. 物理学报, 2012, 61(17): 178504. doi: 10.7498/aps.61.178504
[4]	王度阳, 孙慧卿, 解晓宇, 张盼君. GaN基LED量子阱内量子点发光性质的模拟分析. 物理学报, 2012, 61(22): 227303. doi: 10.7498/aps.61.227303
[5]	乔建良, 常本康, 钱芸生, 王晓晖, 李飙, 徐源. GaN真空面电子源光电发射机理研究. 物理学报, 2011, 60(12): 127901. doi: 10.7498/aps.60.127901
[6]	张运炎, 范广涵, 章勇, 郑树文. 掺杂GaN间隔层对双波长发光二极管光谱调控作用的研究. 物理学报, 2011, 60(2): 028503. doi: 10.7498/aps.60.028503
[7]	金豫浙, 胡益培, 曾祥华, 杨义军. GaN基多量子阱蓝光LED的γ辐照效应. 物理学报, 2010, 59(2): 1258-1262. doi: 10.7498/aps.59.1258
[8]	薛正群, 黄生荣, 张保平, 陈朝. 激光诱导p-GaN掺杂对发光二极管性能改善的分析. 物理学报, 2010, 59(2): 1268-1274. doi: 10.7498/aps.59.1268
[9]	薛正群, 黄生荣, 张保平, 陈朝. GaN基白光发光二极管失效机理分析. 物理学报, 2010, 59(7): 5002-5009. doi: 10.7498/aps.59.5002
[10]	黄同德, 姜本学, 吴玉松, 李江, 石云, 刘文斌, 潘裕柏, 黄利萍, 郭景坤. Yb3+,Er3+:YAG透明陶瓷的制备和1.5 μm波段光谱性能研究. 物理学报, 2009, 58(2): 1298-1304. doi: 10.7498/aps.58.1298
[11]	潘孝军, 张振兴, 王涛, 李晖, 谢二庆. 溅射制备纳米晶GaN∶Er薄膜的室温发光特性. 物理学报, 2008, 57(6): 3786-3790. doi: 10.7498/aps.57.3786
[12]	熊传兵, 江风益, 方文卿, 王立, 莫春兰. 硅衬底GaN蓝色发光材料转移前后应力变化研究. 物理学报, 2008, 57(5): 3176-3181. doi: 10.7498/aps.57.3176
[13]	张剑铭, 邹德恕, 徐晨, 顾晓玲, 沈光地. 电极结构优化对大功率GaN基发光二极管性能的影响. 物理学报, 2007, 56(10): 6003-6007. doi: 10.7498/aps.56.6003
[14]	蒙康, 姜森林, 侯利娜, 李蝉, 王坤, 丁志博, 姚淑德. Mg+注入对GaN晶体辐射损伤的研究. 物理学报, 2006, 55(5): 2476-2481. doi: 10.7498/aps.55.2476
[15]	朱振华, 雷明凯. Er3+掺杂SiO2复合的Al2O3粉末结构及光致发光特性. 物理学报, 2006, 55(9): 4956-4961. doi: 10.7498/aps.55.4956
[16]	宋淑芳, 陈维德, 许振嘉, 徐叙瑢. 掺Er/Pr的GaN薄膜深能级的研究. 物理学报, 2006, 55(3): 1407-1412. doi: 10.7498/aps.55.1407
[17]	李善锋, 张庆瑜. Er/Yb共掺硅酸盐玻璃的光致发光. 物理学报, 2005, 54(11): 5462-5467. doi: 10.7498/aps.54.5462
[18]	宋淑芳, 周生强, 陈维德, 朱建军, 陈长勇, 许振嘉. 掺铒GaN薄膜的背散射/沟道分析和光致发光研究. 物理学报, 2003, 52(10): 2558-2562. doi: 10.7498/aps.52.2558
[19]	张纪才, 戴伦, 秦国刚, 应丽贞, 赵新生. 离子注入GaN的拉曼散射研究. 物理学报, 2002, 51(3): 629-634. doi: 10.7498/aps.51.629
[20]	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

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物理学报. 2007, 56(3): 1621-1626.

doi: 10.7498/aps.56.1621.

掺Er/Er+O的GaN薄膜光学性质的研究

1. (1)北京交通大学光电子研究所，北京 100044; (2)北京交通大学光电子研究所，北京 100044;中国科学院半导体研究所，北京 100083; (3)中国科学院半导体研究所，北京 100083

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：60176025),国家重点基础研究发展计划项目(973计划)(批准号：2003CB314707)和中国博士后科学基金资助课题(批准号：2005037302)资助的课题.

收稿日期: 2006-05-16
修回日期: 2006-07-28
刊出日期: 2007-07-11

摘要: 利用Raman散射谱研究了GaN注Er以及Er+O共注样品的振动模，并讨论了共注入O对Er离子发光的影响. 在Raman散射谱中，对于注Er的GaN样品出现了300 cm-1和670 cm-1两个新的Raman峰，而对于Er+O共注样品，除了上述两个峰外，在360 cm-1处出现了另外一个新的峰，其中300 cm-1峰可以用disorder-activated Raman scattering (DARS)来解释，670 cm-1峰是由于与N空位相关的缺陷引起的，而360 cm-1峰是由O注入引起的缺陷络合物产生的. 由于360 cm-1模的缺陷出现，从而导致Er+O共注入GaN薄膜红外光致发光(PL)强度的下降.

关键词:

GaN /
Er /
Raman散射 /
光致发光

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作者及机构信息

(1)北京交通大学光电子研究所，北京 100044; (2)北京交通大学光电子研究所，北京 100044;中国科学院半导体研究所，北京 100083; (3)中国科学院半导体研究所，北京 100083

Authors and contacts

(1)北京交通大学光电子研究所，北京 100044; (2)北京交通大学光电子研究所，北京 100044;中国科学院半导体研究所，北京 100083; (3)中国科学院半导体研究所，北京 100083

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1.
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English Abstract

Study on optical properties of Er/Er+O doped GaN thin films

1. (1)北京交通大学光电子研究所，北京 100044; (2)北京交通大学光电子研究所，北京 100044;中国科学院半导体研究所，北京 100083; (3)中国科学院半导体研究所，北京 100083

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