l GaN基材料基本特性

　　GaN基材料是指元素周期表中Ⅲ族元素A1，Ga，In和V族元素N形成的化合物(GaN，InN，AlN)及由它們組成的多元合金材料屬直接帶隙半導體材料，帶隙能量涵蓋了可見光、紫外和深紫外波段n]，屬堅硬的高熔點材料(熔點約為1700℃)，一般情況下以六方對稱性的纖鋅礦2H結構存在，沿(111)晶向原子層的堆垛次序為ABABAB??，在一定條件下也能以立方對稱性的閃鋅礦3C結構存在，具有ABCABC??的堆垛次序。LED作為一種注入型的電致發光的半導體器件，靠電子在能帶間躍遷產生光，其發光波長主要由材料的禁帶寬度決定。

　　而GaN基材料具備從1.9 eV(InN)到6.2 eV(InN)之間連續可調的直接寬帶隙，從理論可覆蓋從紅光至紫外光在內的整個可見光譜，如圖1所示。正是由于GaN基材料具備以上的性質及達到所要求的工藝水平，使得GaN基LED迅速發展。

圖1 GaN基材料的晶格常數、能帶寬度及相應發光區域

　　2 GaN基藍光LED制程的關鍵技術

　　1995年日本日亞(Nickia)公司中村修二博士宣布成功地開發出亮度達201ux的Ⅲ族氮化物藍光LED，從根本上解決三基色問題，用高亮度GaN基藍、綠光LED制成白光LED取代白熾燈和熒光燈等而引起照明光源的革命，從而GaN基藍光LED成為世界研究的熱點領域，在GaN基LED器件制程中，一些關鍵技術的優劣直接影響到器件的性能，因此對關鍵技術的研究是十分必要的。

　　2.1金屬有機物氣相外延(MoVPE)技術

　　目前具有使用價值的Ⅲ族氮化物LED大多通過MOVPE技術生長外延材料，外延過程是以物質從氣相向固相轉移為主的過程[5]。含外延膜成分的氣體輸運到加熱的襯底或外延表面上，通過氣體分子熱分解，擴散及在襯底或外延表面上的化學反應，構成外延膜的原子沉積在襯底或外延面上，并按一定晶體結構排列形成外延膜。通常NH3。作為氮源，三甲基鎵(TMG)為鎵源，以高純H2為載體，在高溫(通常大于1000℃)進行外延生長。在襯底和外延面上的化學反應為：