| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 目录 | 第8-12页 |
| TABLE OF CONTENTS | 第12-16页 |
| 图目录 | 第16-19页 |
| 表目录 | 第19-20页 |
| 主要符号表 | 第20-21页 |
| 1 绪论 | 第21-39页 |
| 1.1 研究的背景与意义 | 第21-23页 |
| 1.2 GaN的基本性质 | 第23-26页 |
| 1.2.1 GaN的晶体结构 | 第23-24页 |
| 1.2.2 GaN的能带结构 | 第24-25页 |
| 1.2.3 GaN的物理性质 | 第25-26页 |
| 1.2.4 GaN的化学性质 | 第26页 |
| 1.3 三族氮化物的极化和极化效应 | 第26-29页 |
| 1.3.1 三族氮化物的自发极化 | 第27-28页 |
| 1.3.2 三族氮化物的压电极化 | 第28-29页 |
| 1.4 三族氮化物极化工程的国内外研究进展 | 第29-38页 |
| 1.4.1 三族氮化物极化调控工程的国内外研究进展 | 第30-33页 |
| 1.4.2 三族氮化物极化诱导工程的国内外研究进展 | 第33-35页 |
| 1.4.3 三族氮化物极化反转工程的国内外研究进展 | 第35-38页 |
| 1.5 本文主要研究思路与内容 | 第38-39页 |
| 2 三族氮化物薄膜和器件的外延方法、表征方法和理论仿真 | 第39-55页 |
| 2.1 引言 | 第39-41页 |
| 2.2 GaN的MOCVD生长原理 | 第41-42页 |
| 2.3 本论文使用的MOCVD系统介绍 | 第42-45页 |
| 2.3.1 Aixtron近耦合喷淋头式MOCVD系统简介 | 第42-44页 |
| 2.3.2 近耦合喷淋头式(CCS)反应室简介 | 第44-45页 |
| 2.4 本论文使用的薄膜和器件的表征方法 | 第45-52页 |
| 2.4.1 X射线衍射 | 第45-46页 |
| 2.4.2 光致发光谱 | 第46-47页 |
| 2.4.3 拉曼光谱 | 第47-48页 |
| 2.4.4 原子力显微镜 | 第48-49页 |
| 2.4.5 扫描电子显微镜 | 第49-50页 |
| 2.4.6 二次离子质谱 | 第50-51页 |
| 2.4.7 霍尔测试 | 第51-52页 |
| 2.4.8 其他表征方法 | 第52页 |
| 2.5 本论文使用的自洽求解一维薛定谔-泊松方程简介 | 第52-54页 |
| 2.5.1 理论模型 | 第52-53页 |
| 2.5.2 自洽求解的过程 | 第53-54页 |
| 2.6 本章小结 | 第54-55页 |
| 3 极化调控LED | 第55-86页 |
| 3.1 引言 | 第55-63页 |
| 3.1.1 压电极化场对InGaN/GaN多量子阱的影响 | 第56-60页 |
| 3.1.2 InGaN单层生长面临的问题 | 第60-63页 |
| 3.2 Al_2O_3衬底和6H-SiC衬底上GaN外延层应力的研究 | 第63-69页 |
| 3.2.1 实验过程 | 第64页 |
| 3.2.2 衬底的不同对GaN应力类型与大小的影响 | 第64-65页 |
| 3.2.3 衬底的不同对GaN晶体质量的影响 | 第65-67页 |
| 3.2.4 衬底的不同对GaN表面形貌的影响 | 第67页 |
| 3.2.5 衬底的不同对GaN低温光学性质的影响及应力的计算 | 第67-69页 |
| 3.3 生长温度对InGaN单层的影响 | 第69-76页 |
| 3.3.1 实验过程 | 第71页 |
| 3.3.2 生长温度对InGaN铟组分及晶体质量的影响 | 第71-73页 |
| 3.3.3 生长温度对InGaN室温光学性质的影响 | 第73-76页 |
| 3.4 InGaN插入层对LED应变和极化场的影响 | 第76-84页 |
| 3.4.1 实验过程 | 第77-79页 |
| 3.4.2 InGaN插入层对外延层残余应力的影响 | 第79-81页 |
| 3.4.3 InGaN插入层对LED Ⅰ-Ⅴ特性的影响 | 第81-82页 |
| 3.4.4 InGaN插入层对InGaN/GaN多量子阱极化场的调控作用 | 第82-84页 |
| 3.5 本章小结 | 第84-86页 |
| 4 极化诱导隧穿器件 | 第86-106页 |
| 4.1 引言 | 第86-91页 |
| 4.1.1 量子隧穿的基本理论 | 第86-89页 |
| 4.1.2 AlGaN/GaN突变结极化电荷与隧穿的关系 | 第89-91页 |
| 4.2 极化诱导正向负阻器件 | 第91-98页 |
| 4.2.1 实验过程 | 第92-93页 |
| 4.2.2 极化诱导正向负阻器件的基本工作原理 | 第93-94页 |
| 4.2.3 极化诱导正向负阻器件的能带图和载流子分布 | 第94-95页 |
| 4.2.4 极化诱导正向负阻器件铝组分校准和表面形貌 | 第95-96页 |
| 4.2.5 极化诱导正向负阻器件的Ⅰ-Ⅴ特性 | 第96-97页 |
| 4.2.6 电处理对极化诱导正向负阻器件Ⅰ-Ⅴ特性的影响 | 第97-98页 |
| 4.3 极化诱导反向二极管 | 第98-105页 |
| 4.3.1 实验过程 | 第98-99页 |
| 4.3.2 极化诱导反向二极管的能带图和载流子分布 | 第99-101页 |
| 4.3.3 极化诱导反向二极管铝组分校准和表面形貌 | 第101-102页 |
| 4.3.4 极化诱导反向二极管的Ⅰ-Ⅴ特性 | 第102-103页 |
| 4.3.5 空穴补偿中心对极化诱导反向二极管Ⅰ-Ⅴ特性的影响 | 第103-105页 |
| 4.4 本章小结 | 第105-106页 |
| 5 极化反转LED | 第106-131页 |
| 5.1 引言 | 第106-108页 |
| 5.2 极化反转对InGaN/GaN多量子阱性质的影响 | 第108-115页 |
| 5.2.1 实验过程 | 第109页 |
| 5.2.2 极化反转对InGaN/GaN多量子阱表面形貌的影响 | 第109-112页 |
| 5.2.3 极化反转对InGaN/GaN多量子阱界面质量的影响 | 第112页 |
| 5.2.4 极化反转对InGaN/GaN多量子阱发光性质的影响 | 第112-115页 |
| 5.3 p-GaN铟辅助生长 | 第115-123页 |
| 5.3.1 实验过程 | 第116-117页 |
| 5.3.2 铟辅助生长对p-GaN表面形貌的影响 | 第117-118页 |
| 5.3.3 铟辅助生长对p-GaN晶体质量的影响 | 第118-119页 |
| 5.3.4 铟辅助生长对p-GaN电学性质的影响 | 第119-120页 |
| 5.3.5 铟辅助生长对p-GaN影响的物理机制和模型 | 第120-123页 |
| 5.4 极化反转长波长PDLED的研究 | 第123-129页 |
| 5.4.1 实验过程 | 第124-125页 |
| 5.4.2 铟辅助生长p-GaN对PDLED多量子阱界面质量的影响 | 第125-126页 |
| 5.4.3 极化诱导隧穿结对PDLED正向导通电压的影响 | 第126-128页 |
| 5.4.4 极化反转对PDLED电致发光峰峰位的影响 | 第128-129页 |
| 5.4.5 极化反转黄光PDLED的电致发光 | 第129页 |
| 5.5 本章小结 | 第129-131页 |
| 6 结论与展望 | 第131-134页 |
| 6.1 结论 | 第131-132页 |
| 6.1.1 极化调控工程的结论 | 第131页 |
| 6.1.2 极化诱导工程的结论 | 第131-132页 |
| 6.1.3 极化反转工程的结论 | 第132页 |
| 6.2 创新点 | 第132-133页 |
| 6.3 展望 | 第133-134页 |
| 参考文献 | 第134-147页 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 | 第147-148页 |
| 致谢 | 第148-149页 |
| 作者简介 | 第149页 |
