《涨知识啦5》---自发极化效应

在化合物半导体晶体中，原子之间的化学键同时具有共价键成分和离子键成分，离子键成分越多，晶体的离子性越强，纤锌矿结构的形成越容易。氮化物半导体晶体是强离子晶体，因此纤锌矿结构是室温和大气下氮化物半导体最常见的结构，也是热稳定的结构。

纤锌矿型GaN晶胞的基础属于四个原子，两个N原子和两个Ga原子。它的特征在于两个晶格常数a0（3.18Å）和c0（5.18Å）。 通常，在蓝宝石衬底上生长的GaN一般是沿c轴生长，根据GaN膜上表面原子层是Ga原子还是N原子分为Ga面GaN和N面GaN。

闪锌矿结构为中心对称结构，而纤锌矿结构沿c轴轴对称，其主要原因是与c轴平行的Ga-N共价键键长长于其余三个共价键。因此纤锌矿GaN中正负电中心不重合，产生了由正电中心指向负电中心的电场，即自发极化电场Esp，自发极化方向Psp与极化电场Esp相反。