Ⅲ族氮化物半导体/钙钛矿氧化物异质界面微结构与物性研究

Ⅲ族氮化物半导体材料在光电子器件、光电集成、超高速微电子器件和超高频微波器件及电路上具有广阔的应用前景.由于很难得到大尺寸的Ⅲ族氮化物半导体体单晶材料，到目前为止，Ⅲ族氮化物半导体器件主要通过异质外延方法制作。找到合适的衬底，制备出高质量的低维结构Ⅲ族氮化物半导体体单晶材料一直是人们普遍关心的问题。本课题主要研究Al(Ga,In)N/Sr(Ba,Pb)TiO3异质界面微结构与物理性质，包括Al(Ga,In)N在Sr(Ba,Pb)TiO3衬底上的吸附生长、异质界面微结构、超晶格界面等方面，为样品制备和设计提供理论依据。

本课题首先研究了掺Zn对InN体内和表面结构稳定性的影响。考虑了各种不同的表面结构，包括未重构的和不同覆盖度的Zn吸附表面。通过比较掺Zn前后InN表面的表面能，确定In(或者N)的化学势在平衡表面的作用。其次研究了在不同氧环境下BaTiO3(110)表面的五个终端面(BaTiO、TiO、Ba、O2、O)稳定性。推导了不同不同生长环境下这些终端面表面巨热力势。绘制了完整的相图。结果显示BaTiO3(110)-O2终端面不稳定，生长过程中将呈现BaTiO、TiO、Ba和O终端面。富钡条件下BaTiO3(110)-Ba终端面与BaTiO3(100)-BaO终端面表面巨热力势接近，两表面可共存。最后研究了AlN在SrTiO3(111)衬底上高对称吸附位的初始生长和原子结构。Al原子比N原子更容易吸附。在所研究的界面不同排列中，非常规Al/SrO3 (111)界面比较稳定。非常规Al/SrO3 (111)界面氧空位降低界面稳定性并引入电子态。此外，我们还对CdTe(001) and (111)表面氧吸附和SrTiO3 表面以及 SrTiO3/LaAlO3 界面本证缺陷稳定性进行了研究。