【摘 要】
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近年来,随着蓝绿光波段发光二极管（Light Emitting Diode,LED）制备技术的日趋稳定和成熟,对于紫外发光二极管（Ultraviolet Light Emitting Diode,UV-LED）的研究逐渐走入世界各国研究者的视野。此外,2020年初爆发的新型冠状肺炎疫情更是将UV-LED的研究推向了高潮。传统的UV-LED通常由极性c面Al Ga N基材料制得,但是在极性c面Al
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近年来,随着蓝绿光波段发光二极管（Light Emitting Diode,LED）制备技术的日趋稳定和成熟,对于紫外发光二极管（Ultraviolet Light Emitting Diode,UV-LED）的研究逐渐走入世界各国研究者的视野。此外,2020年初爆发的新型冠状肺炎疫情更是将UV-LED的研究推向了高潮。传统的UV-LED通常由极性c面Al Ga N基材料制得,但是在极性c面Al Ga N基材料内部始终存在很强的自发极化和压电极化效应,并且由此形成的内建电场会使得电子和空穴的波函数在空间上发生分离,从而导致量子限制斯塔克效应（Quantum Confined Stack Effect,QCSE）,严重地影响到UV-LED的内量子效率（Internal Quantum Efficiency,IQE）。此外,由于Al Ga N材料中Al组分的变化,往往导致晶格常数相差较大,因而使得各个异质结界面晶格失配大,会给晶体质量带来很大的负面影响。而对于半极性（11（?）2）面Al In Ga N四元材料而言,一方面,由于其内部的极化电场方向相对于生长方向有一定程度的倾斜,QCSE可以被有效抑制;另一方面,通过改变四元材料中Al和In的组分,晶体的晶格常数和禁带宽度就可以得到独立调节。本论文采用金属有机化合物化学气相沉积（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD）技术在非极性（101?0）m面蓝宝石衬底上生长了具有不同材料特性的半极性（11（?）2）面Al In Ga N四元材料,并对其进行了系统的表征。本论文的主要研究内容和成果如下:1.采用氨气脉冲生长法进行半极性（11（?）2）面Al N缓冲层的生长,并且通过优化氨气（NH3）脉冲时间有效提高半极性（11（?）2）面Al N缓冲层的晶体质量和表面形貌;然后,控制V/III比（V族元素与III族元素摩尔流量比）不变,但是通过改变TMAl/TMGa流量比生长半极性（11（?）2）面Al Ga N外延层,并且通过系统的表征来研究TMAl/TMGa流量比对半极性（11（?）2）面Al Ga N材料特性的影响。2.首次生长得到半极性（11（?）2）面Al In Ga N四元材料,并且分析了其外延生长的基本原理以及生长过程涉及的参数。3.研究了温度对半极性（11（?）2）面Al In Ga N四元材料生长过程的影响。在已生长得到的半极性（11（?）2）面Al Ga N缓冲层上,通过设置不同的温度生长半极性（11（?）2）面Al In Ga N四元材料,研究发现生长温度为850℃和860℃时的表面形貌、晶体质量相差不大,但是在850℃时发光特性最优。4.对比分析了V/III比和TMIn流量对生长半极性（11（?）2）面Al In Ga N四元材料的影响,明确了其影响机理,研究发现当V/III比和TMIn流量分别为4681和7.75 umol/min时,相分离对光学特性的不利影响可以得到显著抑制,并且得以获得大的近带边发光强度。
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