【氮化镓】GaN中受主的氢相关钝化余激活

2025 年 1 月 7 日，弗吉尼亚联邦大学与纽约州立大学 Albany 分校的 Reshchikov 等人在《Nanotechnology》期刊发表了题为《Passivation of acceptors in GaN by hydrogen and their activation》的文章，基于光致发光（PL）实验与第一性原理 HSE 计算，系统研究了 GaN 中 BeGa、CN 及 MgGa 受主与氢的复合、钝化和再激活过程；实验与仿真结果共同表明，350–800 °C 退火释放的氢会钝化 BeGa 与 CN 受主，导致其特征黄光带强度骤降，而 900 °C 以上退火则通过氢脱附恢复受主发光，且 BeGaHi 复合体解离能高达 2.2 eV，显著高于 CNHi 与 MgGaHi，该研究为精确调控 GaN p 型掺杂工艺、筛选高效受主杂质及优化高功率、高光效氮化物器件的后生长热处理提供了关键依据与指导。

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一、研究背景与意义

• GaN是光电器件（如LED、激光器）的关键材料，其p型导电性通常通过Mg掺杂实现。

• 氢在MOCVD生长过程中大量存在，易与受主形成电中性复合物（如Mg–H），导致受主钝化，材料呈高阻态。

• 热退火可解离这些复合物，释放氢，激活受主，是实现p型GaN的关键工艺。

• 除Mg外，其他受主（如C、