文献综述（或调研报告）：
InGaN材料的光学性质研究
摘要：如今各种大功率高频光电器件对于宽禁带半导体的需求日益增大，因此对宽禁带半导体内部发光机制的研究至关重要，本文调研了几篇对于InGaN材料发光机制探究的文献，其中探究方法为对材料或器件进行光谱测量以及表面或截面性质的观测，然后对获得数据进行总结分析，得出其激子发光的内部机制。
日本学者Chichibu S在宽禁带半导体光谱测量方面有着许多突出贡献。如其报道了在室温下首次观察到h-GaN异质外延层的激子PL峰，这与PR光谱的分析有关[1]。其材料生长方法如下：生长了薄缓冲层之后，在通过双流金属有机化学气相沉积（TF-MOCVD）方法在蓝宝石（0001）衬底上生长了未掺杂的4micro;m厚的h-GaN外延层。样品的质量与DH-LED的质量相同。样品中，GaN以纤锌矿结构结晶，其c轴垂直于蓝宝石衬底平面。 载流子浓度估计为6*1016 cm-3（n型）。其理论依据有由公式计算的材料激子束缚能为27meV比RT时的kBT大得多，因此，h-GaN的激子发射高达RT是合理的。而其观测方法也与PR观测相关，即通过PL峰与PR峰的对比，其中使用洛伦兹线形函数形式分析PR谱，获得能量（EA，EB和EC）和展宽参数（Gamma;A，Gamma;B和Gamma;C），PR峰激子跃迁与PL峰拟合得很好并推断出其于室温观测到了激子发光。本文主要通过Chichibu S对于InGaN的光学性质研究进行分析总结。
首先是对于InGaN单量子阱和多量子阱中发射机理的研究。其通过调制光谱研究了InGaN单量子阱蓝，绿发光二极管和多量子阱结构的发射机理。 它们的静态电致发光（EL）峰被归于局域在量子阱中一定势能最小值处的激子的复合。 由驱动电流增加引起的EL峰的蓝移是由量子限制Stark效应和激子对局部态的能带填充的综合作用所解释的[2]。
针对InGaN单量子阱和多量子阱其分析方法如下：
首先，EA峰与PV峰的对应发现EA光谱中观察到的结构是由于QW中的自由激子共振；然后由a.EL峰能量小于自由激子峰；b.PV半高宽随组分增加而增加（存在面内势能波动）；c.EL衰减时间长（激子需要更长的时间才能通过能量和空间弛豫而局域到势能的极小值）；d.由TEM观察到黑点（代表成分无序的势能波动）；四点推出电致发光（EL）峰被归于局域在量子阱中一定电势最小值处的激子的复合；最后由a.从PL峰值能量作为QW厚度和x的函数的实验结果发现，对于小于3-4 nm的阱，受限能级的蓝移变得很明显，确认了来自QW的发射源自受限能级；b.单靠压电场斯塔克位移解释不了实验结果；两点推出驱动电流增加引起的EL峰的蓝移是由量子限制Stark效应和激子对局部态的能带填充的综合作用所解释的。其理论依据有a.由于波函数的限制，进而结合能的增加，激子可以在QWs中存在到RT； b. 由于在势能极小值长程库伦屏蔽作用的减弱，似乎可以观察到激子发射； c. 发射是由于局部激子的复合引起的，对于高于临界值（1.2*106 V / cm）的场，仍然可以观察到发射。
接着是对3D InGaN材料的发光机制研究，Chichibu S提出来自未掺杂的InxGa1-xN（xlt;0.1）的发射归于局域在大成分波动的势能最小的激子复合。 还指出了重掺杂InGaN的发射与局域态有关[3]。
针对3D块体InGaN材料其分析方法如下：
来自未掺杂的3D InxGa1-xN（xlt;0.1）的发射被归于局域在源于相分离的富In区的三维势能最小值处的激子复合原因：a.EA等光谱展宽归因于材料不均匀，合金内存在势能波动；b.与GaN相比，InGaN层中的发射峰能量显示出较弱的温度依赖性。 GaN的FE发射能量与的A自由激子能量（FEA）直到RT一致。这些结果表明，未掺杂的InGaN中的EL峰起源于束缚态;c. 在高度反向偏置的条件下（Egt;106 V / cm）测量了该样品的PL光谱。在3D半导体中，期望在这种情况下观察到Franz-Keldysh效应。由于自由电子和空穴波函数进入禁带引起的带隙的红移。但是，PL峰值能量没有变化。粒子的强烈局域可以解释实验结果。这种强烈局域的电子和空穴至少在复合之前能够形成激子。d. TR-PL测量的结果也支持粒子的局域化。局域态的起源被归于大合金成分波动的相分离富In区。
