氮化镓(GaN)基材料(包括InN、GaN、Al及其合金)被稱為第三代半導體,光譜範圍覆蓋了近紅外、可見光到深紫外全波段,也是紫外激光器、探測器等光電子器件的理想材料,在紫外通信、紫外曝光、紫外固化等領域有重要的應用價值。
我們研究了AlN材料的外延生長,掌握了Al原子遷移能力的控制方法,獲得了台階流生長的AlN材料;發現了反應室内殘留的Ga原子影響成核,通過在生長前将反應室内部覆蓋AlN薄膜,消除了殘餘GaN的影響,顯著提高了生長的穩定性;提出了三步法外延AlN材料技術,在不同平片藍寶石襯底上實現了高質量的AlN外延生長;研究Al原子的預反應以及Al和Ga原子的競争機制,實現了AlGaN材料Al組分的有效控制;發現了Al原子的氧化機制,還發現點缺陷對AlGaN材料的摻雜補償效應;研究了AlGaN材料的p型摻雜,通過抑制碳雜質濃度改善了p型;研究了紫外量子阱的生長,通過控制界面提高了發光特性。
最後,我們研制出大功率紫外激光器,并發現了影響紫外激光器可靠性的關鍵因素和物理機理,還提出了新型肖特基結構,研制出AlN基真空紫外探測器(響應波長λ≤200nm)。