【摘要】 1970年，J.I.Pankove等首次报道了气相法生长的较大尺寸非掺单晶GaN的发光特性。

PL测试应用于晶体质量表征和杂质及缺陷识别

 

1970年，J.I.Pankove等首次报道了气相法生长的较大尺寸非掺单晶GaN的发光特性。在他们之前报道的GaN的发光测试都是关于针形掺杂晶体和粉末非掺晶体的。文中报道的最强发光峰峰位位于3.477ev，半高宽为150mev，并研究了它的温度依赖关系，据此推导出了带隙能量与温度的依赖关系:dEg/dT=6.0×10-4eVK。1970年，H.G.GRIMMEISS等研究了温度范围在1.6-290K的单晶GaN变温PL谱，初次研究了单晶GaN的输运特性。温度为4.2K时，在近紫外区(UV）观察到2个峰，分别位于3.476ev和3.43ev，3.0-3.3ev附近还有一些卫星峰。作者认为发光强度最大的发射线与自由激子的复合有关，并推测温度为4.2K时GaN带宽约为3.48eV。位于3.43eV的第二个峰可能是由浅杂质能级引起的。4个卫星峰分别位于3.27,3.18,3.09和3.00ev，可能与电子空穴对重组并伴随声子发射有关P4。1971年，贝尔实验室的R.Dingle和M.Ilegems详细报道了氢化物气相外延法生长的非故意掺杂单晶GaN的低温发光特性。文中对施主受主对复合进行了识别和分析，算得施主杂质束缚能E=42土1 meV，受主杂质束缚能EA约200 mev，并算得复合速率常数w(O)=(3±2)×107sec-1，这一结果也支持了GaN是直接带隙半导体的观点。1976年,为了确定元素杂质是否可以通过特征发射光谱来识别。J.I.Pankove和J.A.Hutchby小组系统地研究了35种元素注入GaN薄膜后的低温光致发光谱。根据实验结果发现注入后，观察到明显特征光发射峰的元素有: Mg(3.2eV),Zn(2.88ev),cd(2.70ev),ca(2.50eV),As(2.58eV),Hg(2.43eV)和Ag(1.52eV);几乎所有注入区都可以观察到发光峰位于约2.15ev发光带,作者认为这可能与离子注入有关。1995年，J.Baur等研究了GaN中剩余过渡金属杂质的光致发光谱，为识别和控制GaN中剩余过渡金属杂质及其引入的深施主或受主能级，提高光电器件性能提供了参考。

 

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