Ag与p型GaP欧姆接触的表面特性分析

在p型GaP表面制作Ag电极,并利用退火环境令金属和半导体的接触界面产生良好的欧姆接触。通过扫描电子显微镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)以及X射线光电子能谱(XPS)的表征分析与对比,研究了不同退火环境对欧姆接触表面特性的影响。结果表明:退火时间过短,获得能量自由移动的原子移动面积小,不利于提高样品表面致密性;退火温度过高,欧姆接触表面的晶粒又容易发生球聚现象,造成样品表面的粗糙程度加剧。另外,在退火过程中,发生的相互扩散、形成化合物和合金相以及氧化反应也会对欧姆接触表面特性产生影响。其中,氧化反应较其他反应更为剧烈,对比接触电阻率的影响更大。因此,适宜的退火环境和有效控制氧化反应是增强欧姆接触性能的关键。

表面二次阳极氧化对HgCdTe光导器件性能的影响

采用微波光电导衰退法(μ-PCD)测试了二次阳极氧化膜和传统氧化膜钝化的中波n型HgCdTe芯片的少子寿命。利用俄歇电子能谱(AES)研究了传统方法与新方法生成的氧化膜的组分变化。结果表明二次阳极氧化能显著提高少数载流子寿命,采用此工艺制作的光导器件的信号、响应率、D*优于常规方法制作的器件。

碲镉汞表面硫化的光电子能谱及器件性能研究

利用X射线光电子谱(XPS)对HgCdTe表面的硫化特性进行了研究,发现溴腐蚀后的表面硫化处理可以去掉表面的氧化层,Te富集的程度大大减少,硫化处理后再长硫化锌对器件进行钝化,可以大大减少器件的表面漏电,增加器件工作电压和提高器件性能。

硅衬底GaN基LED薄膜芯片的应力调制

将Si衬底GaN基LED外延薄膜经晶圆键合、去硅衬底等工艺制作成垂直结构GaN基LED薄膜芯片,并对其进行不同温度的连续退火,通过高分辨X射线衍射（HRXRD）研究了连续退火过程中GaN薄膜芯片的应力变化。研究发现：垂直结构LED薄膜芯片在160~180℃下退火应力释放明显,200℃时应力释放充分,GaN的晶格常数接近标准值。继续升温应力不再发生明显变化,GaN薄膜的晶格常数只在标准晶格常数值附近波动。扫描电子显微镜给出的bonding层中Ag-In合金情况很好地解释了薄膜芯片应力的变化。

量子垒结构对Si衬底GaN基绿光LED光电性能的影响

在Si衬底上外延生长了3种不同量子垒结构的绿光外延片并制作成垂直结构芯片,3种量子垒结构分别为Ga N、In0.05Ga0.95N/Al0.1Ga0.9N/In0.05Ga0.95N、In0.05Ga0.95N/Ga N/In0.05Ga0.95N,对应的3种芯片样品为A、B、C,研究了3种样品的变温电致发光特性。垒结构的改变虽然对光功率影响很小,但是在光谱性能上会引起显著改变,结果如下:在低温(13 K)大电流下,随着电流密度的增大,样品的EL谱峰值波长蓝移更为显著,程度依次为B>A≈C;在高温(300 K)小电流下,随着电流密度的增大,样品EL谱的峰值波长蓝移程度的大小依次为A>B>C。在同一电流下,随着温度的升高,样品在大部分电流下的EL谱峰值波长出现"S"型波长漂移,在极端电流下又表现出不同的漂移情况。这些现象与局域态、应力、压电场、禁带宽度等因素有关。

GaN基紫外探测器及其研究进展

宽禁带半导体材料的研究和突破,带动了各种器件的发展和应用。GaN基紫外探测器具有通过调整材料的配比可以调节器件响应的截止波长的优点,可以制备日盲型紫外探测器。对GaN基宽禁带紫外探测器材料体系的研究进展进行了回顾,重点介绍了p型材料的制备、金属半导体接触、材料的蚀刻等。最后,对国内外近期的紫外探测器特别是紫外焦平面器件的研究进展及初步获得的32×32紫外焦平面探测器进行了简单介绍。

空间用紫外探测及AlGaN探测器的研究进展

文中介绍了与空间应用有关的紫外探测。首先,介绍了美、欧等西方国家在空间天文以及行星、卫星探测等方面多年来的紫外应用情况,包括卫星探测器上搭载的紫外有效载荷;然后,评述了目前在空间使用的紫外探测器状况,以及在未来的空间应用中极具发展潜力的A lGaN紫外探测器;最后,对A lGaN紫外焦平面探测器国内外近年来的研究进展进行了阐述。

Ⅲ族氮化物紫外探测器及其研究进展

文中简单介绍了紫外波段光电探测的基本特点,包括各波段特点、大气吸收等,并粗略介绍了紫外探测的部分应用。然后对Ⅲ族氮化物宽禁带紫外探测器材料体系的研究进展进行了回顾,重点介绍了包括P型材料的制备、金属半导体接触、材料的蚀刻等方面;最后,对国内外近期的紫外探测器特别是紫外焦平面器件的研究进展作了一些评述。

高量子效率前照式GaN基p-i-n结构紫外探测器

研究了Al0.1-Ga0.9N／GaN异质结p-i-n结构可见盲紫外探测器的制备与性能,P区采用Al组分含量为0．1的AlGaN外延材料形成窗口层，使340-365nm波段的紫外光可以直接透过P区到达i区并被吸收，有效提高了这个波段的响应率与量子效率,并且研究了不同P区AlGaN外延层厚度对探测器性能的影响，制备了两种不同P区厚度（0．1μm和0．15μm）的器件，测试结果表明，P区的厚度对200-340nm波段光吸收的量子效率影响较大，而i区的晶体质量的提高可以有效提高340-365nm波段光吸收的量子效率,并且当P区AlGaN厚度为0．15μm时，器件的峰值响应率达到0．214A／W，在考虑表面反射时外量子效率高达85．6％，接近理论极限，并且在零偏压时暗电流密度为3．16nA／cm^2,表明器件具有非常高的信噪比。

高Al含量AlGaN多层外延材料的应变与位错密度研究

文中利用X射线三轴衍射测试手段对高A l(x≥0.45)含量p-i-n结构的A lxGa1-xN外延材料进行测试,并结合倒易空间图(RSM)和PV函数法对A lxGa1-xN外延材料进行评价。首先通过对RSM的定性分析,给出多层外延材料中不同A l组分A lxGa1-xN材料的应变状态和位错密度等信息,然后结合PV函数法拟合了从RSM中分离出的摇摆曲线,通过拟合过程准确地计算了多层结构中不同组分的A lxGa1-xN材料的纵向和横向应变量与螺位错密度,测试及计算结果都表明:多层p-i-n结构的A lxGa1-xN外延材料的应变与位错密度与单层结构相差较大,表明层与层之间的应变和位错相互作用对各层的应变的位错密度有重要的影响。

(NH_4)_2S硫化后ZnS/InP界面的电学特性

在(NH4)2S硫化后的n-型InP衬底上热蒸发ZnS薄膜制得Au/ZnS/InP(100)MIS器件,测得了其IV特性曲线以及3MHz下的高频CV曲线和100Hz下的准静态CV曲线.从这些曲线得到如下结果:正向饱和电流为7×10-13A;ZnS钝化下经硫化的n-型InP表面的固定电荷密度为-2.28×1011/cm2;禁带中的最低表面态密度约为1×1012cm-2·eV-1.上述结果表明经硫化后的ZnS/InP界面具有良好的界面特性.

p-GaN/Al_(0.35)Ga_(0.65)N/GaN应变量子阱肖特基紫外探测器

报道了p-GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN应变量子阱结构的肖特基紫外探测器的制备及性能.器件的测试结果表明,在p-GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN双异质结中强烈的压电极化和Stark效应共同作用下使得器件在正偏和反偏时的响应光谱都向短波方向移动了10nm.零偏下器件在280nm时的峰值响应为0·022A/W,在反向偏压为1V时,峰值响应增加到0·19A/W,接近理论值.在正向偏压下器件则呈平带状态,并在283和355nm处分别出现了两个小峰.在考虑极化的情况下,通过器件中载流子浓度分布的变化解释了器件在不同偏压下的响应特性,发现p-GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN中的极化效应对器件的响应特性影响很大,通过改变偏压和适当的优化设计可以使探测器在紫外波段进行选择性吸收.

背照式GaN/AlGaN p-i-n紫外探测器的制备与性能

文章研究了p-GaN／i—GaN／n-Al0.3Ga0.7N异质结背照式p-i—n可见盲紫外探测器的制备与性能。器件的响应区域为310～365nm，最大响应率为0．046A/W，对应的内量子效率为19％，优值因子R0A达到1．77×10^8Ω·cm^2，相应的在363nm处的探测率D^＊=2．6×10^12cmHz^1/2W^-1。

退火对硫化后的P^+型InP表面性能的影响

文章采用光致发光(PL)测试和X射线光电能谱(XPS)测试相结合的方法,对硫化前后P+型InP的PL光谱以及表面化学成分进行了分析,得到了退火对硫化过的InP表面性能的影响结果;同时得到了S在InP表面所成键的结构以及稳定性随温度的变化的情况。

HgCdTe光伏器件多层钝化膜等离子体处理的研究

在HgCdT e光伏探测器件S iO2+ZnS复合介质膜钝化中,引入O+2清洗和A+r刻蚀两种等离子体处理工艺,大大提高薄膜附着力,成功制备出优良的光伏器件。对处理前后的样品进行场发射扫描电子显微镜扫描、原子力显微镜扫描和二次离子质谱测试后发现,O+2清洗对去除样品表面的残余光刻胶效果显著;而A r+刻蚀使ZnS表面更为粗糙,增加了成核中心,使S iO2和ZnS表面互相渗透,增强了两层介质膜的附着力。

P型氮化镓表面的X射线光电子能谱研究

文章研究了P型氮化镓材料表面自然氧化,故意氧化以及盐酸处理等三种不同情况下的X射线光电子能谱(XPS)。结果发现800℃下在空气中故意氧化6m in后,P型氮化镓材料表面的镓(Ga2p3/2)峰出现较大移动,向高能端移动了0.88eV(与盐酸处理的样品相比),O1s峰向低能方向移动了0.9eV,且镓氮原子含量比最大;在空气中自然氧化和盐酸处理的两个样品峰的移动很小,各个峰的移动大约在0.1eV左右,但是用盐酸处理后的样品的含氧量有所下降,且盐酸处理的样品的镓氮原子含量比最小,镓氮的原子含量比小有利于形成镓空位,而镓空位是受主,这样镓氮原子含量比越小越有利于形成P型氮化镓欧姆接触。

Si衬底上侧向外延生长GaN的研究

采用条形Al掩模在Si(111)衬底上进行了GaN薄膜侧向外延的研究。结果显示,当掩模条垂直于Si衬底[11-2]方向,也即GaN[10-10]方向时,GaN无法通过侧向生长合并得到表面平整的薄膜;当掩模条平行于Si衬底[11-2]方向,也即GaN[10-10]方向时,GaN侧向外延速度较快,有利于合并得到平整的薄膜。同时,研究表明,升高温度和降低生长气压都有利于侧向生长。通过优化生长工艺,在条形Al掩模Si(111)衬底上得到了连续完整的GaN薄膜。原子力显微镜测试显示,窗口区域生长的GaN薄膜位错密度约为1×109/cm2,而侧向生长的GaN薄膜位错密度降低到了5×107/cm2以下。

硅衬底氮化镓基LED薄膜转移至柔性黏结层基板后其应力及发光性能变化的研究

本文将硅(Si)衬底上外延生长的氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)薄膜转移至含有柔性黏结层的基板上,获得了不受衬底和支撑基板束缚的LED薄膜.利用高分辨率X射线衍射仪(HRXRD)研究了薄膜转移前后的应力变化,同时对其光致发光(PL)光谱的特性进行了研究.结果表明:硅衬底GaN基LED薄膜转移至柔性基板后,GaN受到的应力会由转移前巨大的张应力变为转移后微小的压应力,InGaN/GaN量子阱受到的压应力则增大;尽管LED薄膜室温无损转移至柔性基板其InGaN阱层的In组分不会改变,然而按照HRXRD倒易空间图谱通用计算方法会得出平均铟组发生了变化;GaN基LED薄膜从外延片转移至柔性基板时其PL谱会发生明显红移.

图形硅衬底GaN基发光二极管薄膜去除衬底及AlN缓冲层后单个图形内微区发光及应力变化的研究

研究了图形硅衬底上外延生长的氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)薄膜、去除硅衬底后的无损自由状态LED薄膜以及去除氮化铝(AlN)缓冲层后的自由状态LED薄膜单个图形内的微区光致发光(PL)性能,用荧光显微镜与扫描电镜观测了去除.AlN缓冲层前后LED薄膜断面弯曲状况的变化.研究结果表明:1)去除硅衬底后,自由支撑的LED薄膜朝衬底方向呈柱面弯曲状态,且相邻图形的柱面弯曲方向不一致,当进一步去除AlN缓冲层后薄膜会由弯曲变为平整;2)LED薄膜在去除硅衬底前后同一图形内不同位置的PL谱具有显著差异,而当去除AlN缓冲层后不同位置的PL谱会基本趋于一致;LED薄膜每一位置的PL谱在去除硅衬底后均出现明显红移,进一步去除AlN缓冲层后PL谱出现程度不一的微小蓝移;3)自由支撑的LED薄膜去除AlN缓冲层后,PL光强随激光激发密度变化的线性关系增强,光衰减得到改善.

垂直结构氮化镓基LED表面粗化的仿真模拟

当前LED研究的重点在于提高LED的出光效率,特别是外量子效率而表面粗化是提高外量子效率最简单有效的方法之一。本文主要介绍了表面粗化提高氮化镓基LED出光效率的原理,垂直结构LED的粗化特点,并利用模拟仿真软件Tracepro对垂直结构LED的表面粗化进行了计算,确定了设定属性下出光效率最高时的条件。