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为实现既能单独应用于紫外探测和红外探测,又能同时紫外/红外双波段探测的目的,我们设计在GaN衬底上采用分子束外延技术(MBE)生长GaAs薄膜。为此,本文对GaAs/GaN异质结薄膜的结构质量、异质结能带带阶状况和光学性能进行了研究。利用MBE技术制备了GaAs/GaN异质结薄膜,薄膜结构质量研究包括用X射线衍射技术(XRD)分析薄膜的晶体结构、原子力显微镜(AFM)分析薄膜的表面形貌、扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜界面以及测量膜厚和X射线光电子谱(XPS)分析薄膜成分分布状况及元素化学价态。异质结薄膜能带带阶研究包括I-V特性研究和能带阶XPS法测量分析。通过光致发光谱和拉曼散射光谱研究了薄膜光学性能。薄膜结构质量研究表明,制备出了厚度均匀、界面平整的GaAs多晶外延膜,且GaAs外延膜在(111)晶面上有较强的择优取向。由于GaN衬底和GaAs外延层二者之间较大的晶格失配,导致GaAs外延膜生长方式为三维岛状生长。GaN衬底质量优劣是决定GaAs外延层结构质量和表面粗糙度优劣的关键因素。由XPS实验测试分析给出GaAs/GaN异质结导带阶值(样品A为0.08±0.1eV,样品B为0.06±0.1eV,样品C为0.07±0.1eV),其结果与相关理论研究值较好吻合。异质结薄膜I-V特性研究显示n-GaN/n-GaN异质结具有较好的整流特性;300K和77K下,I-V开启电压分别为0.4V和0.2V。由I- V实验分析给出异质结势垒高度与XPS法测量结果较为一致。所研制的异质结薄膜材料具有较小的I-V开启电压和较小导带阶,说明该材料有利于设计制造长波红外光电探测器。薄膜光致发光(PL)和拉曼散射(Raman)研究表明,n型GaN中掺Si的浓度过高,会导致来自缺陷能级的黄色发光带的产生,严重降低来自GaN本征能级带间辐射复合发光。GaN衬底和GaAs外延层二者之间较大的晶格失配,导致GaAs外延层缺陷密度很高,非辐射复合增强是造成GaAs光致发光强度低的原因。同时,较大的晶格失配也是导致GaAs外延膜拉曼散射TO声子和LO声子发生较大拉曼频移的主要原因。