氮空位对AlN光学与磁学性质的影响

摘要

六方纤锌矿结构是AlN最稳定、最常见的结构，同时AlN也是带隙宽度最大的氮化物半导体(带隙宽度约为6.2eV)。由于具有很高的热导率、较低的介电常数、较高的机械强度及优良的化学稳定性，AlN及其合金在机械、电子、半导体照明、高温、高频、高功率器件及紫外探测等诸多领域有着巨大的应用前景。最近的研究结果表明，在AlN中掺入一些过渡金属元素(如Ni，Mn等)后具有铁磁性，使其成为制作自旋电子器件的可能材料。但是，对AlN掺杂后发光及磁性机理的解释一直存在广泛的争议和讨论。造成这种现象的一个非常重要的原因是对本征缺陷(如氮空位，铝空位等)在AlN发光及磁性中的作用认识不够充分。因此，如何理解杂质能级、本征缺陷等在AlN晶格场中的行为已经成为掺杂AlN发光及磁性研究的核心科学问题。本文从实验和理论两方面对缺陷形成能较低的氮空位在AlN发光及磁性中的行为进行了研究。