研究目的
研究采用等离子体辅助分子束外延（MBE）技术在硅衬底上制备的AlN/GaN和AlN/AlGaN/GaN薄膜的结构与光学特性。
研究成果
采用等离子体辅助分子束外延技术在硅衬底上成功生长了AlN/GaN和AlN/AlGaN/GaN薄膜。原子力显微镜结构分析显示其表面粗糙度分别为3.677纳米和10.333纳米。X射线衍射证实了具有六方结构的外延生长，光致发光光谱表明材料具有良好的光学品质且无黄光发射。拉曼光谱揭示了活性振动模式，进一步佐证了薄膜质量。这些异质结构因其优异特性，在光电子学、光伏器件和射频设备领域展现出应用前景。
研究不足
X射线衍射分析未检测到AlN元素，可能是由于扩散至硅中或薄膜层过薄所致，这表明检测灵敏度或样品均匀性存在局限。某些拉曼模的缺失可能与薄膜厚度有关。本研究受限于特定的生长条件和表征技术，若要提升晶体质量可能还需进一步优化。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用等离子体辅助分子束外延（MBE）技术在Si(111)衬底上生长AlN/GaN和AlN/AlGaN/GaN异质结构，该方法在先前研究基础上进行了微调。生长过程中使用了高纯度镓（7N）和铝（6N5）。
2：样品选择与数据来源：
选择硅(111)衬底因其良好的导电性、低成本及与硅器件技术的兼容性。
3：实验设备与材料清单：
设备包括MBE系统、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射仪（XRD，岛津XRD-6000）、配备氙光源的光致发光光谱（PL）装置以及共聚焦拉曼显微镜。材料包括高纯度镓和铝源。
4：0）、配备氙光源的光致发光光谱（PL）装置以及共聚焦拉曼显微镜。材料包括高纯度镓和铝源。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：通过MBE制备薄膜。利用AFM分析表面形貌与粗糙度，XRD分析晶体结构，PL和拉曼光谱评估光学特性。测量在室温下进行，采用特定激发波长（如PL为250 nm）。
5：数据分析方法：
通过谢乐公式分析XRD数据以计算晶粒尺寸。解读PL和拉曼光谱以评估光学质量与振动模式。
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X-ray diffractometer
XRD-6000
Shimadzu
Used to determine the phase identity and crystal structure of the samples via XRD analysis.
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atomic force microscope
Used to detect the 3D surface imaging and measure surface roughness of the samples.
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photoluminescence spectroscopy setup
Used to investigate the photoluminescence properties of the samples with a Xenon source lamp.
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Raman microscope
Used to study the vibrational properties of the semiconductor heterostructures via Raman spectroscopy.
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plasma-assisted molecular beam epitaxy system
MBE
Used to grow the AlN/GaN and AlN/AlGaN/GaN heterostructures on silicon substrate.
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