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非极性和半极性GaN的生长及特性研究
近年来，氮化镓（GaN）在半导体器件领域得到越来越广泛的应用。其中，非极性和半极性GaN的生长及特性研究备受关注。本文将介绍这两种类型GaN的生长方法和特性研究。
1.非极性GaN的生长及特性研究
非极性GaN是一种沿着c轴方向长晶面上没有极性的GaN材料。在非极性GaN中，从射频气相沉积产生的晶面是紧密堆积的平面。非极性GaN有更高的光提取效率和发光效率。因此，非极性GaN用于蓝绿光LED和激光器时具有优越的性能。
非极性GaN的生长通常需要选择合适的衬底，以减少晶格失配带来的应力。例如，采用LiAlO2衬底作为基底时，非极性GaN可以在基底上自组织生长。而采用SiC衬底生长时，可以通过控制SiC取向来获得非极性GaN。
在非极性GaN的研究中，人们通常关注其能带结构、光学性能、缺陷的种类和密度等方面。例如，研究表明，非极性GaN的光子能量在自由激子态和束缚激子态之间呈现出双峰分布。此外，非极性GaN中还存在着氮空位、氮气分子、He气体以及氧杂质等不同种类的缺陷。
2.半极性GaN的生长及特性研究
半极性GaN是一种在a-b晶面，即（1-100）晶面和（11-22）晶面方向上略微倾斜的GaN材料。由于它具有与非极性GaN相似的优异发光特性和更低的电场导致的量子阱反极化现象，半极性GaN在蓝绿光LED和激光器应用中也备受关注。
半极性GaN的生长通常需要采用外延生长技术，使用合适的同质或异质衬底。近年来，研究人员发现，基于掺杂的异质表面势能调制生长技术可以获得大面积的半极性GaN薄膜。此外，高温气相外延也可以用于半极性GaN的生长。
在半极性GaN的研究中，人们通常关注其物理性质和激子特性。由于半极性GaN的晶面倾斜，会导致在材料中形成一些复杂的晶格缺陷。因此，半极性GaN中的杂质和缺陷密度相对较高。同时，半极性GaN中的空间电荷区对载流子的极化也有影响。
总的来说，非极性和半极性GaN材料具有独特的特性，对于蓝绿光LED和激光器应用具有重要意义。随着生长技术的不断发展，非极性和半极性GaN材料的制备和应用将会有更多的突破。