21世纪是以LED为代表的半导体照明光源的时代。现阶段主流白光LED照明技术路线就是采用氮化物基蓝色LED涂覆黄色荧光粉制备。其中氮化物蓝光LED,正如众多研究学者所认为的,被视为“蓝光LED照亮世界”的关键。科学家们用了近30年的时间在材料和器件实现了突破,走通从理论到应用的路,使得白光LED照明应用的推广成为可能。就如2014年诺贝尔物理学奖中提到蓝光LED是“给全人类带来巨大益处的发明”。直至今日,白光二极管一直在被改进中。产业和学界仍然为更高亮度、更低能耗、更便宜的白光一直在努力。随着时代的发展,氮化物LED在使用中暴露以下问题:蓝宝石与GaN晶格和热应力失配大,使得LED整个材料体系具有高失配、高缺陷、高极化效应、导热差、内量子效率与光提取效率不高等缺点;另外,荧光剂一般采用稀土掺杂YAG荧光粉,存在显色指数低、可靠性较差、价格昂贵等缺点等等。研究学者们针对这些问题提出一系列的新型技术路线,如:OLED、Micro LED等,来满足半导体照明日益扩大的市场需求。施主受主共掺的荧光SiC(f-SiC)衬底是一种新型白光LED技术路线,具有高效率、高显色指数、良好的稳定性和晶格匹配良好等优点。目前对于荧光SiC掺杂浓度对于发光强度、内量子效率、外量子效率的影响已经有许多研究,但是温度、激发功率、缺陷等因素对其光致发光的影响还需继续讨论。另外,6H和4H碳化硅在微观结构、电学性质、掺杂等方面都有较大不同,而大多数研究都只分析了 6H-SiC的发光特性,关于4H-SiC的研究较少,需进一步完善。本研究围绕不同掺杂浓度的4H晶型的f-SiC开展了系列研究,包括基本电学性质、载流子浓度、光致发光激发特性、缺陷和温度对光致发光的影响等。主要研究内容如下:通过PVT法,生长过程通入N2引入施主,控制N2流量相同,将B4C掺入生长粉料中引入施主,制备了一系列N掺杂浓度(1019 cm-3)相同,B(受主)掺杂浓度(1018 cm-3)依次增加的施主受主共掺荧光碳化硅(f-SiC)样品。通过SIMS、电阻率、拉曼光谱LOPC模的峰位移动和吸收谱来表征样品A1-A4的载流子浓度信息。研究发现,随着B掺杂浓度增加,自由载流子浓度降低,电阻率升高。通过拉曼mapping测试和XRD测试分析发现在高浓度施主受主掺杂下,也可保持晶型唯一和良好的结晶质量。基于激发光谱测量,阐明了 f-SiC中施主和受主对(DAP)发光的带间激发机理。当激发源能量大于3.7 eV时,由于吸收,DAP的发光强度随着激发源能量的增加而降低。此外,阈值能量和最佳激发波长不随载流子浓度而变化,而PL发射强度随载流子浓度的降低而增加。当激发功率从2 mW增加到44 mW时,发光强度I与功率P遵循I=aPγ的关系,B掺杂浓度越高,即载流子浓度越低,发光强度对激发功率越敏感。同时,高掺杂浓度样品的发光峰向具有高激发功率的高能量转移。通过PL-mapping讨论了不同缺陷对荧光碳化硅光致发光的影响。通过对在40 K-300 K温度范围内随温度变化的PL光谱的研究,讨论了 e-A,DAP和Band3的三种发光机理。在不同的温度下,载流子复合率和非辐射复合率的变化均会影响发光强度。B浅能级会捕获空穴,从而影响DAP发光强度随温度的变化,但是在高B掺杂样品中这种影响很小。e-A和DAP在不同温度下的强度比与B掺杂浓度有关。相较于DAP,e-A的发光强度对B掺杂浓度的变化更为敏感。N-B共掺杂荧光f-SiC的荧光寿命可以达到毫秒级。并且随着测试温度的升高,非辐射复合的可能性也会增加,导致寿命减小。