氨气与温度对HCVD法合成GaN纳米材料的影响

实验以三氯化镓(GaCl3)为III族源,通过自制的卤化物化学气相沉积(HCVD)装置在Si(111)衬底上实现了GaN纳米材料的自催化生长,探讨了氨气(NH3)流量,反应温度和梯度变温生长工艺对GaCl3合成GaN纳米材料的影响。利用扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS),X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)对样品进行表征,结果表明,GaN纳米结构以团簇模式进行生长,符合气-液-固(V-L-S)生长机制。在不同的生长条件下,GaN的表面形貌,晶体质量和发光性能存在明显的差异,当NH3流量为60 sccm,反应温度为900 ℃时,GaN表现为规则的六边形结构,晶体质量好,PL图谱中未出现明显的红光峰(680 nm左右),采用梯度变温(800~900 ℃)生长工艺后,得到GaN纳米材料的复合结构,其比表面积和近带边发光峰强度均得到提高