题目：提高紫外LED性能的材料技术研究

宽禁带III-V族氮化物(InN、GaN、AlN以及由它们组成的合金固熔体)是直接带隙材料，其覆盖从红外到紫外间的光谱范围。其中，AlxGa1-xN三元合金的禁带宽度从3.4eV（GaN）到6.2eV（AlN）可通过Al组分来调节。因此，AlxGa1-xN材料在深紫外应用中具有广泛的前景，包括紫外探测器和紫外发光二极管等。但是，由于缺少晶格匹配且热匹配的合适衬底，加上不同的Al和Ga的化学性质等难点，目前制备高质量高Al组分AlxGa1-xN材料仍然存在很大的挑战。本论文主要通过优化生长工艺来提高AlxGa1-xN材料的质量。主要内容如下： 1. 利用AlN多层结构获得n型高导电性能Al0.7Ga0.3N：利用AlN多周期变V/III比结构，周期性变换生长模式，获得了高质量和高导电性能的Al0.7Ga0.3N外延膜。其(0002)和(10-15)的XRD摇摆曲线半高宽分别降到了519和625arcsec。室温hall测试给出了自由电子浓度为2.9×1019 cm-3，迁移率为17.8 cm2V-1s-1。截面TEM衍衬像显示AlN多周期变V/III比结构能够非常有效的降低位错密度，降低了Al0.7Ga0.3N外延层中的非辐射复合中心密度。 2. 采用高温GaN插层来AlGaN晶体质量的提高：低V/III比生长能够提供低螺位错密度的AlN基板，而高温GaN插层又主要起到了过滤刃位错的作用，所以后续生长的Al0.5Ga0.5N外延层的位错密度得到了有效的降低。Al0.5Ga0.5N外延膜的(0002)和(10-15)双轴晶x射线衍射摇摆曲线半高宽分别降到了270和567 arcsec。另外，室温阴极射线荧光谱中较强的带边峰进一步证明了这种结合能够有效地提高Al0.5Ga0.5N薄膜的光学特性。3. 在图形衬底上生长GaN来提高其晶体质量：由于衬底图形的几何效应，在图形衬底上生长的GaN晶体具有小的位错密度和应力。GaN外延层的(0002)和(12-31)高分辨X射线衍射摇摆曲线半高宽分别降至212和222 arcsec。另外，Raman散射图谱则说明采用图形衬底能有效降低GaN外延层中的应力。