基于MW-PC、DA和LITG技术的研究本征GaN外延层在氚子辐照前后载流子复合与陷阱特性

《Scientific Reports》：Carrier dynamics in neutron irradiated high-quality epitaxial GaN

　　

摘要

本文结合微波探测光电导（MW-PC）、差值吸收（DA）和光诱导瞬态光栅（LITG）技术，研究了在氨硅（Ammono）衬底上生长的本征GaN外延层在氚子辐照前后的载流子复合与陷阱特性。在从低注入到极高注入的宽载流子注入范围内，以及在宽范围的反应堆中子辐照通量下，考察了载流子寿命。结果表明，随着辐照缺陷浓度的增加，复合寿命从低激发密度到高激发密度呈现双曲下降趋势，从约200 ns降至约2 ps。研究发现，所有用不同通量辐照的样品，其双极性扩散系数几乎不变，估计约为2 cm²/s。这可以用LITG和DA技术所采用的高过量载流子浓度来解释。利用所考察的特性，估计出本征GaN材料陷阱中心的 thermal 激活能为E_tr ≈ 0.3 eV。在MW探测脉冲光电离光谱中发现与光电离中心相关的缺陷构型方案中，具有E_tr ≤ 0.4 eV能级的碳及碳-氧复合体，可以是解释本征及弱辐照外延GaN材料中主导陷阱中心的合适候选者。