GaN载流子浓度和迁移率的光谱研究

李志锋; 陆  卫; 叶红娟; 袁先璋; 沈学础; G.Li; S.J.Chua

doi:10.7498/aps.49.1614

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GaN载流子浓度和迁移率的光谱研究

李志锋 , 陆卫 , 叶红娟 , 袁先璋 , 沈学础 , G.Li , S.J.Chua

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GaN载流子浓度和迁移率的光谱研究

李志锋, 陆卫, 叶红娟, 袁先璋, 沈学础, G.Li, S.J.Chua

物理学报, 2000, 49(8): 1614-1619.

doi: 10.7498/aps.49.1614

OPTICAL SPECTROSCOPY STUDY ON CARRIER CONCENTRATION AND MOBILITY IN GaN

LI ZHI-FENG, LU WEI, YE HONG-JUAN, YUAN XIAN-ZHANG, SHEN XUE-CHU, G.Li, S.J.Chua

Acta Phys. Sin., 2000, 49(8): 1614-1619.

doi: 10.7498/aps.49.1614

摘要
用红外反射光谱的方法对生长在蓝宝石衬底上的α-GaN外延薄膜的载流子浓度和迁移率进行了研究.通过测量蓝宝石衬底和不同Si掺杂浓度的一系列GaN外延膜的远红外反射谱并进行理论计算和拟合，得到GaN中的声子振动参量和等离子振荡的频率及阻尼常量,并由此计算得到其载流子浓度和迁移率.计算结果,红外方法得到的载流子浓度与Hall测量相一致,但迁移率比Hall迁移率要低约二分之一.同时红外谱与喇曼谱上明显观察到LO声子与等离子体激元耦合模，(LPP)随掺杂浓度的变化.

关键词:
α-GaN外延薄膜 /

红外反射光谱 /

载流子浓度 /

迁移率 /

LO声子与等离子体激元耦合模 /

Raman光谱
Abstract
We have studied the carrier concentration and the mobility in GaN expitaxial thin films deposited on sapphire substrate using infrared reflection spectroscopy. By theoretical calculation and fitting with the experimental IR reflection spectra for a series of Si-doped GaN epilayers and the sapphire substrate, we obtain the phonon vibrating parameters and plasmon frequency and damping constant in GaN. The carrier concentration and mobility have been deduced. The results show that the data for carrier concentration coincide with Hall measurement while the mobility is lower than Hall data by a factor of about 0.5. The variation of the LO phonon-plasmon coupling mode with doping level has been clearly observed. Raman measurement has been performed on the same series of samples, showing that the behavior of the LO phonon-plasmon coupling mode is similar to that in IR measurement.

Keywords:
α-GaN epitaxy thin film /

IR reflection spectra /

carrier contration /

mobility /

LO phonon-plasmon coupling mode /

Raman spectra
作者及机构信息
李志锋²,

陆卫²,

叶红娟²,

袁先璋²,

沈学础²,

G.Li¹,

S.J.Chua¹

(1)Institute of Materials Research and Engineering,National University of Singapore,10 Kent Ridge Crescent,Singapore 119260; (2)中国科学院上海技术物理研究所，红外物理国家重点实验室，上海 200083
Authors and contacts
LI ZHI-FENG²,

LU WEI²,

YE HONG-JUAN²,

YUAN XIAN-ZHANG²,

SHEN XUE-CHU²,

G.Li¹,

S.J.Chua¹

(1)Institute of Materials Research and Engineering,National University of Singapore,10 Kent Ridge Crescent,Singapore 119260; (2)中国科学院上海技术物理研究所，红外物理国家重点实验室，上海 200083
参考文献

施引文献

[1]	底琳佳, 戴显英, 宋建军, 苗东铭, 赵天龙, 吴淑静, 郝跃. 基于锡组分和双轴张应力调控的临界带隙应变Ge1-xSnx能带特性与迁移率计算. 物理学报, 2018, 67(2): 027101. doi: 10.7498/aps.67.20171969
[2]	白敏, 宣荣喜, 宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 舒斌. 压应变Ge/(001)Si1-xGex空穴散射与迁移率模型. 物理学报, 2015, 64(3): 038501. doi: 10.7498/aps.64.038501
[3]	苏青峰, 刘长柱, 王林军, 夏义本. 不同织构CVD金刚石膜的Hall效应特性. 物理学报, 2015, 64(11): 117301. doi: 10.7498/aps.64.117301
[4]	刘宾礼, 唐勇, 罗毅飞, 刘德志, 王瑞田, 汪波. 基于电压变化率的IGBT结温预测模型研究. 物理学报, 2014, 63(17): 177201. doi: 10.7498/aps.63.177201
[5]	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
[6]	杨发展, 沈丽如, 王世庆, 唐德礼, 金凡亚, 刘海峰. 等离子体增强化学气相沉积法制备含氢类金刚石膜的紫外Raman光谱和X射线光电子能谱研究. 物理学报, 2013, 62(1): 017802. doi: 10.7498/aps.62.017802
[7]	刘明, 曹世勋, 袁淑娟, 康保娟, 鲁波, 张金仓. Pr掺杂DyFeO3体系的自旋重取向相变、晶格畸变与Raman光谱研究 . 物理学报, 2013, 62(14): 147601. doi: 10.7498/aps.62.147601
[8]	韩亮, 邵鸿翔, 何亮, 陈仙, 赵玉清. 氮离子轰击能量对ta-C:N薄膜结构的影响. 物理学报, 2012, 61(10): 106803. doi: 10.7498/aps.61.106803
[9]	房超, 刘马林. 包覆燃料颗粒碳化硅层的Raman光谱研究. 物理学报, 2012, 61(9): 097802. doi: 10.7498/aps.61.097802
[10]	刘天元, 孙成林, 里佐威, 周密. Raman光谱方法研究三氯甲烷与苯分子间的 C/H相互作用. 物理学报, 2012, 61(10): 107801. doi: 10.7498/aps.61.107801
[11]	张金风, 王平亚, 薛军帅, 周勇波, 张进成, 郝跃. 高电子迁移率晶格匹配InAlN/GaN材料研究. 物理学报, 2011, 60(11): 117305. doi: 10.7498/aps.60.117305
[12]	代月花, 陈军宁, 柯导明, 孙家讹, 胡媛. 纳米MOSFET迁移率解析模型. 物理学报, 2006, 55(11): 6090-6094. doi: 10.7498/aps.55.6090
[13]	钟红梅, 陈效双, 王金斌, 夏长生, 王少伟, 李志锋, 徐文兰, 陆卫. 基于离子注入技术的ZnMnO半导体材料的制备及光谱表征. 物理学报, 2006, 55(4): 2073-2077. doi: 10.7498/aps.55.2073
[14]	徐波, 余庆选, 吴气虹, 廖源, 王冠中, 方容川. 应力和掺杂对Mg:GaN薄膜光致发光光谱影响的研究. 物理学报, 2004, 53(1): 204-209. doi: 10.7498/aps.53.204
[15]	蔡炜颖, 李志锋, 陆卫, 李守荣, 梁平治. Si微电阻桥温度分布与热传导特性的显微Raman光谱研究. 物理学报, 2003, 52(11): 2923-2928. doi: 10.7498/aps.52.2923
[16]	张海燕, 陈可心, 朱燕娟, 陈易明, 何艳阳, 伍春燕, 王金华, 刘颂豪. CO2连续激光蒸发制备单壁碳纳米管及其Raman光谱的研究. 物理学报, 2002, 51(2): 444-448. doi: 10.7498/aps.51.444
[17]	许雪梅, 彭景翠, 李宏建, 瞿述, 罗小华. 载流子迁移率对单层有机发光二极管复合效率的影响. 物理学报, 2002, 51(10): 2380-2385. doi: 10.7498/aps.51.2380
[18]	卢贵武, 夏海瑞, 孟宪林, 刘雪松, 杨卫兵. 掺Nd锆石类激光晶体的Raman光谱研究. 物理学报, 2002, 51(2): 424-429. doi: 10.7498/aps.51.424
[19]	李刘合, 张海泉, 崔旭明, 张彦华, 夏立芳, 马欣新, 孙跃. X射线光电子能谱辅助Raman光谱分析类金刚石碳膜的结构细节. 物理学报, 2001, 50(8): 1549-1554. doi: 10.7498/aps.50.1549
[20]	梁二军, 晁明举. 激光诱导多孔硅晶格畸变的Raman光谱和光致发光谱研究. 物理学报, 2001, 50(11): 2241-2246. doi: 10.7498/aps.50.2241

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物理学报. 2000, 49(8): 1614-1619.

doi: 10.7498/aps.49.1614.

GaN载流子浓度和迁移率的光谱研究

1. (1)Institute of Materials Research and Engineering,National University of Singapore,10 Kent Ridge Crescent,Singapore 119260; (2)中国科学院上海技术物理研究所，红外物理国家重点实验室，上海 200083

收稿日期: 1999-12-09
修回日期: 2000-01-23
刊出日期: 2000-04-05

摘要: 用红外反射光谱的方法对生长在蓝宝石衬底上的α-GaN外延薄膜的载流子浓度和迁移率进行了研究.通过测量蓝宝石衬底和不同Si掺杂浓度的一系列GaN外延膜的远红外反射谱并进行理论计算和拟合，得到GaN中的声子振动参量和等离子振荡的频率及阻尼常量,并由此计算得到其载流子浓度和迁移率.计算结果,红外方法得到的载流子浓度与Hall测量相一致,但迁移率比Hall迁移率要低约二分之一.同时红外谱与喇曼谱上明显观察到LO声子与等离子体激元耦合模，(LPP)随掺杂浓度的变化.

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Authors and contacts

(1)Institute of Materials Research and Engineering,National University of Singapore,10 Kent Ridge Crescent,Singapore 119260; (2)中国科学院上海技术物理研究所，红外物理国家重点实验室，上海 200083

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Authors and contacts

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