Si衬底半极性和非极性GaN基材料生长及LED研制

由于极性GaN在〈0001〉方向存在较强的自发极化和压电极化，产生高强度的内建电场，造成电子和空穴分离等不利影响，阻碍GaN器件性能进一步提升。近年来，众多研究者对半极性和非极性GaN材料与器件进行了研究。本项目拟进行Si衬底半极性和非极性GaN基材料生长及LED研制。主要研究内容有：制备适合半极性和非极性GaN生长的Si图形衬底；侧向外延生长高质量半极性和非极性GaN薄膜；研究极化强度对GaN基材料及其量子阱等结构性能的影响；研制Si衬底半极性或非极性GaN基LED外延片。.本项目通过在低成本的Si衬底表面制备图形，利用GaN在Si（111）面侧向外延，有望生长出高质量的半极性和非极性GaN基材料，减少极化强度对材料和器件的影响，为大尺寸Si衬底上高性能半极性和非极性GaN基器件研制做出贡献。项目还将深入研究极化强度对材料和器件性能的影响机制，为设计GaN基器件结构提供实验和理论依据。

由于极性GaN在〈0001〉方向存在较强的自发极化和压电极化，产生高强度的内建电场，造成电子和空穴分离等不利影响，阻碍GaN器件性能进一步提升。近年来，众多研究者对半极性和非极性GaN材料与器件进行了研究。本项目进行Si衬底半极性和非极性GaN基材料生长研究，为Si衬底上高性能半极性和非极性GaN基器件研制做出贡献。主要研究内容有：制备适合半极性和非极性GaN生长的Si图形衬底；侧向外延生长高质量半极性和非极性GaN；研究极化强度对GaN基材料及其量子阱等结构性能的影响；研制Si衬底半极性或非极性GaN基LED外延片。.通过本项目的实施，在低成本的Si衬底表面制备出了适合半极性和非极性GaN材料生长的图形，利用GaN在Si（111）面侧向外延，在Si衬底生长出了高质量的半极性和非极性GaN基材料，研究了Si衬底上不同极性GaN基LED的性能差异，表明Si衬底上生长的非极性GaN基LED具有更好的性能，深入研究了极化强度对材料和器件性能的影响机制，为设计GaN基器件结构提供实验和理论依据。在项目的资助下，课题组还采用设计制备的Si图形衬底，成功生长出排列有序的GaN非极性纳米线和InGaN/GaN核壳结构纳米线，并实现了对其Micro-PL特性的调控，在较低激光阈值(500kw/cm2)下产生受激发射，创新研制出高性能GaN基纳米紫外探测器。