氮化銦

氮化銦是一種新型的三族氮化物材料。這種材料的引人之處在於它的優良的電子輸運性能和窄的能帶,有望套用於製造新型高頻太拉赫茲通信的光電子器件。 氮化銦(InN)是氮化物半導體材料的一種。常溫常壓下的穩定相是六方纖鋅礦結構,是一種直接帶隙半導體材料。

結構

氮化銦是一種新型的三族氮化物材料。這種材料的引人之處在於它的優良的電子輸運性能和窄的能帶,有望套用於製造新型高頻太拉赫茲通信的光電子器件。氮化銦納米結構是研製相關量子器件的基礎。然而,一直以來,InN納米材料的生長往往要利用銦的氧化物或氯化物,這會在氮化銦納米材料中引入許多雜質,致使材料的光學、電學性能大大降低。在973計畫項目等的支持下,中科院半導體所的劉祥林研究小組首次提出了氫致自催化方法,用金屬有機物化學氣相沉積技術生長出了六角對稱的氮化銦納米花結構(Appl. Phys. Lett. 89, 071113 (2006))。由於該方法沒有使用銦的氧化物、氯化物以及其它任何外來催化劑,從而從根本上避免了外來雜質的引入,預期可以顯著提高材料的光學和電學性能。該成果一經發表,英國《自然(Nature)》雜誌的網站就在其自然納米技術(Nature Nanotechnology)欄目將其作為2006年9月第一周的研究亮點,並以“納米結構:說它是花(Nanostructures:Say it with flowers)”為題專門撰寫了評論,認為該項研究成果不僅對於深入認識InN的生長機理,同時對於合成新穎的InN納米器件結構具有重要價值。

特性

利用金屬有機化學氣相澱積生長的氮化銦薄膜的光致發光特性,由於氮化銦本身具有很高的背景載流子濃度,費米能級在導帶之上,通過能帶關係圖以及相關公式擬合光致發光圖譜可以得到生長的氮化銦的帶隙為0.67cV,並且可以計算出相應的載流子濃度為 n = 5.4×10cm,從而找到了一種聯繫光致發光譜與載流子濃度兩者的方法。

另外通過測量變溫條件下氮化銦的發光特性,可研究發光峰位以及發光強度隨溫度的變化關係,發現光致發光強度隨溫度的升高逐漸降低,發光峰位隨溫度的升高只是紅移,並沒有出現“S”形的非單調變化,這種差異可能是由於光致發光譜的半高寬過高導致,同時也可能與載流子濃度以及內建電場強度有關。

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