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)及由它们组成的多元合金材料属直接带隙半导体材料，带隙能量涵盖了可见光、紫外和深紫外波段n]，属坚硬的高熔点材料(熔点约为1700℃)，一般情况下以六方对称性的纤锌矿2H结构存在，沿(111)晶向原子层的堆垛次序为ABABAB??，在一定条件下也能以立方对称性的闪锌矿3C结构存在，具有ABCABC??的堆垛次序。LED作为一种注入型的电致发光的半导体器件，靠电子在能带间跃迁产生光，其发光波长主要由材料的禁带宽度决定。

　　而GaN基材料具备从1.9 eV(InN)到6.2 eV(InN)之间连续可调的直接宽带隙，从理论可覆盖从红光至紫外光在内的整个可见光谱，如图1所示。正是由于GaN基材料具备以上的性质及达到所要求的工艺水平，使得GaN基LED迅速发展。

图1 GaN基材料的晶格常数、能带宽度及相应发光区域

　　2 GaN基蓝光LED制程的关键技术

　　1995年日本日亚(Nickia)公司中村修二博士宣布成功地开发出亮度达201ux的Ⅲ族氮化物蓝光LED，从根本上解决三基色问题，用高亮度GaN基蓝、绿光LED制成白光LED取代白炽灯和荧光灯等而引起照明光源的革命，从而GaN基蓝光LED成为世界研究的热点领域，在GaN基LED器件制程中，一些关键技术的优劣直接影响到器件的性能，因此对关键技术的研究是十分必要的。

　　2.1金属有机物气相外延(MoVPE)技术

　　目前具有使用价值的Ⅲ族氮化物LED大多通过MOVPE技术生长外延材料，外延过程是以物质从气相向固相转移为主的过程[5]。含外延膜成分的气体输运到加热的衬底或外延表面上，通过气体分子热分解，扩散及在衬底或外延表面上的化学反应，构成外延膜的原子沉积在衬底或外延面上，并按一定晶体结构排列形成外延膜。通常NH3。作为氮源，三甲基镓(TMG)为镓源，以高纯H2为载体，在高温(通常大于1000℃)进行外延生长。在衬底和外延面上的化学反应为：