浅析GaN基材的几种特性

GaN是极稳定、坚硬的高熔点材料，熔点约为1700℃，GaN具有高的电离度，在Ⅲ—Ⅴ族化合物中是最高的（0.5或0.43）。在大气压力下，GaN晶体一般是六方纤锌矿结构。它在一个无胞中有4个原子，原子体积大约为GaAs的一半。是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与SiC、金刚石等半导体材料一起，被誉为是继第一代Ge、Si半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。因其硬度高，又是一种良好的涂层保护材料。下面我们来瞭解下GaN的化学特性、电学特性和光学特性。

1、GaN的化学特性
在室温下，GaN不溶于水、酸和碱，而在热的碱溶液中以非常缓慢的速度溶解。NaOH、H2SO4和H3PO4能较快地腐蚀品质差的GaN，可用于这些品质不高的GaN晶体的缺陷检测。GaN在HCL或H2气下，在高温下呈现不稳定特性，而在N2气下最为稳定。
 
2、GaN的电学特性
GaN的电学特性是影响器件的主要因素。未有意掺杂的GaN在各种情况下都呈n型,最好的样品的电子浓度约为4×1016/cm3。一般情况下所制备的P型样品，都是高补偿的。 据有关研究人员报告GaN最高迁移率资料在室温和液氮温度下分别为μn=600cm2/v·s和μn=1500cm2/v·s，相应的载流子浓度为n=4×1016/cm3和n=8×1015/cm3。近年报导的MOCVD沉积GaN层的电子浓度数值为4×1016/cm3、<1016/cm3；等离子啟动MBE的结果为8×103/cm3、<1017/cm3。未掺杂载流子浓度可控制在1014～1020/cm3范围。另外，通过P型掺杂工艺和Mg的低能电子束辐照或热退火处理，已能将掺杂浓度控制在1011～1020/cm3范围。

3、GaN的光学特性
人们关注的GaN的特性，旨在它在蓝光和紫光发射器件上的应用。氮化鎵电晶体是直接带隙半导体材料,在室温下有很宽的带隙(3.39eV)。它在光电子器件如蓝光、紫外、紫光等光发射二极体和镭射二极体方面有着重要的应用。作为第三代半导体材料的代表，氮化鎵（GaN）基材料可制成高效蓝、绿光发光二极体和镭射二极体LD（又称雷射器），并可延伸到白光，将替代人类沿用至今的照明系统。氮化鎵（GaN）基材料奠定了解决白色发光二极体的基础，并且氮化鎵蓝光LED相关材料及器件广泛应用于全色大屏幕显示器，高亮度LED交通信号和指标灯，以氮化鎵为基础的高亮度半导体LED具有体积小、寿命长、功耗低等优点，并向着高亮度、全彩色、大型化方向发展。