新型半導體氮化銦薄膜的電學輸運特性.pdf

1、本文研究的主要內容是新型半導體氮化銦(InN)的電學輸運性質。InN在光電子和微電子器件領域有很好的應用前景。然而它的一些基本性質到目前為止還不很清楚。因此很有必要對氮化銦的電學輸運性質作一個詳細的研究。 首先介紹了半導體電學輸運性質的研究方法和實驗儀器，還簡要介紹了拉曼光譜儀和空間相干模型作為電學研究的補充。接著對氮化銦薄膜的經典輸運性質進行了研究。用遷移率譜分析方法研究了InN的表面和體載流子的對體系輸運的貢獻。并且通過深入

2、研究了這兩種載流子的遷移率和濃度隨溫度變化的性質，發現載流子的濃度在10-300K的范圍內Ne≈ND-NA,基本上不隨溫度變化；而在所研究的溫度范圍內氮化銦中的電離中心散射引起的載流子的變化被LO聲子散射抵消掉了，因此遷移率也基本上不隨溫度變化。還研究了較高溫度下的樣品晶界勢壘模型的研究，發現晶界勢壘的高度隨著磁場升高而線性增加。 本文另一個重點是對MOVPE生長的氮化銦薄膜量子輸運特性的研究。因為氮化銦有較強的自旋-軌道耦合作

3、用，它在低溫和小磁場下的磁致電導行為表現出明顯的“反弱局域化效應”的特點。根據弱局域化理論的分析得出下面的結果：MOVPE生長的InN薄膜的量子退相干由三個獨立的過程組成：自旋-軌道耦合散射、電子-聲子散射和樣品的結構缺陷引起的與溫度無關的散射。根據D’yakonov-Perel關系式，還第一次用實驗的方法得出了氮化銦的自旋分裂能為5.7meV。這澄清了理論上關于分裂能從1到13meV的爭論。 為了進一步了解氮化銦中的電子退相位