氮化铝（AlN）的光致发光谱 — We can do it!

文丨刘争晖

编辑 | 小卓

发布丨卓立汉光

引言

卓立汉光合作研制的深紫外共焦光致发光（PL）谱仪迎来新的里程碑——在客户处安装调试过程中，在低温下测试到了氮化铝（AlN）的带边发光。突破了长期以来对于AlN的带边峰，到底是样品不好发不出光来还是设备不好测不出来的罗生门。

正文

如图1所示，在同一变温样品台上同时就近摆放一块AlN样品和一块Al0.7Ga0.3N样品作为对比。以194.5 nm的深紫外飞秒激光器激发，在-190℃的低温下，AlN样品在约198 nm的位置处显示出了明显的带边发光峰，经过拟合峰位为198.3 nm，而在对比样品上在这一段光谱区间没有任何发光。进一步地可以测量荧光寿命曲线，如图1的内插图所示。

图1 红线和蓝线分别是在 -190℃ 的温度下在同一样品台上和同等条件下AlN样品和作为对比样品的Al0.7Ga0.3N的深紫外光致发光谱。内插图为AlN在198.3 nm发光峰的荧光寿命曲线。

需要说明的是，虽然块体AlN禁带宽度的理论值是6.2 eV（对应200nm发光波长），而实验上通过椭偏仪吸收谱测到的比较公认的禁带宽度也在6.1 eV上下（对应203nm发光波长），但是随着温度的降低会导致禁带宽度加大，带边发光波长进一步减小（参考文献[1]），和我们测到的结果趋势一致。

参考文献

[1] "AlN bandgap temperature dependence from its optical properties",Journal of Crystal Growth,310(17), 4007 - 4010 (2008).

作者简介

刘争晖

2002年北京大学物理学学士，2007年北京大学凝聚态物理博士。2007-2023在苏州纳米所工作，正高级工程师、博士生导师、中科院青年创新促进会会员、中科院关键技术人才。 研发基于扫描探针的微纳米尺度光、电、力学综合测试分析设备和相关技术。2024年任苏州惟光探真科技有限公司总经理，致力于晶圆级半导体光电测试装备的研制和相关产业化应用。