NH<sub>3</sub>/N<sub>2</sub>复合热退火技术改善高浓度Mg掺杂GaN材料性能

蒋宗霖; 闫丹; 张宁; 魏同波; 王军喜; 魏学成

doi:10.37188/CJL.20240130

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NH₃/N₂复合热退火技术改善高浓度Mg掺杂GaN材料性能

材料合成及性能 | 更新时间：2024-09-25

- NH₃/N₂复合热退火技术改善高浓度Mg掺杂GaN材料性能
  增强出版
- Enhanced Properties of Heavily Mg-doped GaN by Combining Thermal Annealing Processes in NH₃/N₂
- 发光学报 2024年45卷第8期页码：1325-1333
- 作者机构：
  
  1.中国科学院半导体研究所宽禁带半导体研发中心，北京 100083
  2.中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
- 作者简介：
  
  [ "蒋宗霖（1999-），男，重庆人，硕士研究生，2021年于北京邮电大学获得学士学位，主要从事氮化物材料制备技术，深紫外LED材料生长和器件制备技术的研究。E-mail： jiangzl@semi.ac.cn" ]
  [ "王军喜（1975-），男，陕西西安人，博士，研究员，2003年于中国科学院半导体研究所获得博士学位，主要从事Ⅲ族氮化物发光材料与器件的研究。E-mail： jxwang@semi.ac.cn" ]
  [ "魏学成（1977-），男，山东莱芜人，博士，副研究员，2007年于中国科学院半导体研究所获得博士学位，主要从事宽禁带半导体发光材料与器件的研究。E-mail： xcwei@semi.ac.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划(2022YFF0705600);国家自然科学基金(62135013)
- DOI：10.37188/CJL.20240130
  中图分类号： O482.31
- 纸质出版日期：2024-08-25，
  
  收稿日期：2024-05-10，
  
  修回日期：2024-05-19，
- 稿件说明：
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蒋宗霖,闫丹,张宁等.NH₃/N₂复合热退火技术改善高浓度Mg掺杂GaN材料性能[J].发光学报,2024,45(08):1325-1333.

JIANG Zonglin,YAN Dan,ZHANG Ning,et al.Enhanced Properties of Heavily Mg-doped GaN by Combining Thermal Annealing Processes in NH₃/N₂[J].Chinese Journal of Luminescence,2024,45(08):1325-1333.
蒋宗霖,闫丹,张宁等.NH₃/N₂复合热退火技术改善高浓度Mg掺杂GaN材料性能[J].发光学报,2024,45(08):1325-1333. DOI： 10.37188/CJL.20240130.

JIANG Zonglin,YAN Dan,ZHANG Ning,et al.Enhanced Properties of Heavily Mg-doped GaN by Combining Thermal Annealing Processes in NH₃/N₂[J].Chinese Journal of Luminescence,2024,45(08):1325-1333. DOI： 10.37188/CJL.20240130.

摘要

研究了NH

复合热退火技术对高浓度Mg掺杂GaN材料晶体质量、发光性质及导电性能的影响。实验结果表明，相较于传统N

氛围高温热退火后处理工艺而言，NH

氛围高温热退火后处理工艺可以改善高浓度Mg掺杂GaN材料的晶体质量，同时可以增进Mg受主原子的有效掺杂，使得其光致发光谱中蓝光峰强度增强。采用NH

氛围高温热退火结合N

氛围低温热退火后处理工艺复合技术制备得到的高浓度Mg掺杂GaN材料内部背景电子浓度显著降低。这是由于在NH

氛围高温热退火后处理工艺中，NH

的热分解产物能够有效降低材料内N空位和间隙Ga原子等浅施主型缺陷浓度，最终改善高浓度Mg掺杂GaN材料的导电性能。

Abstract

The effect of a novel post-growth process，

i.e

. high-temperature thermal annealing process in NH

， on the crystal quality， luminescence property， and electrical conductivity of the heavily Mg-doped GaN was studied. The experimental results showed that， compared with the traditional high-temperature annealing process in N

， the high-temperature thermal annealing process in NH

can improve crystal quality in the heavily Mg-doped GaN， while promote the further effective doping of Mg acceptors， resulting in an enhancement of the intensity of the blue luminescence band in its photoluminescence spectra. The heavily Mg-doped GaN with significantly lower background electron concentration was obtained by combining high-temperature thermal annealing process in NH

with low-temperature thermal annealing process in N

. This is because that the thermal decomposition products of NH

in the post-growth process can effectively reduce the concentration of shallow donor-type defects such as N vacancies and interstitial Ga atoms in the material， ultimately improving electrical conductivity of the heavily Mg-doped GaN.

关键词

氮化镓Mg掺杂热退火工艺氨气

Keywords

gallium nitrideMg dopedthermal annealingammonia

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