InGaN/GaN微米阵列结构的生长及发光性能研究

张利繁，贾 伟，董海亮，李天保，贾志刚，许并社，3

(1.太原理工大学，新材料界面科学与工程教育部重点实验室，太原 030024；2.太原理工大学材料科学与工程学院,太原 030024；3.陕西科技大学，材料原子和分子科学研究所，西安 710021)

0 引 言

商用氮化镓(GaN)基薄膜LED存在发射波长单一、位错密度高、量子限制斯塔克效应强和光提取率低等问题，特别是发射波长单一，限制了其在多彩领域的应用[1-3]。因此，Hersee等[4]提出了GaN基三维微/纳阵列结构。该阵列结构主要通过选择性区域外延在衬底图形区域内外延生长，具有晶体质量高、量子限制斯塔克效应弱、光提取率高且实现多彩发射容易等诸多优点[5-6]，按其形貌一般可分为六方片状、六棱台状、六棱锥状和六方棒状。Robin等[7]制备的六方片状InGaN/GaN微米阵列结构以(0001)c面为主，c面有源区内In组分较高，可以直接实现红光发射。Bi等[8]制备的六棱台状InGaN/GaN纳米阵列由(10-11)半极性面和(0001)c面构成，通过插入InGaN缓冲层增加了(0001)c面量子阱中In的并入比，能够实现635 nm红光发射，但其(10-11)半极性面上未形成有源区结构。Ko等[9]的研究结果表明六棱锥状InGaN/GaN阵列可同时包含量子点、量子线、量子阱三种量子结构，由于量子点和量子线的强载流子局域化效应，InGaN/GaN阵列可直接实现多波长发射。Bergbauer等[10]制备了具有(1-100)非极性垂直侧壁的六方棒状InGaN/GaN纳米阵列，研究结果表明该阵列可同时发射388 nm、413 nm和460 nm三种波长的光，但六方棒状InGaN/GaN纳米阵列直径不均匀。因此，研究如何制备出尺寸均匀性高、形貌一致性好的InGaN/GaN微米阵列结构对实现多波长发射具有深远意义。……