溶胶-凝胶法制备GaN颗粒

以醇酸镓Ga(OC2H5)3作前驱体,利用溶胶．凝胶法和高温氨化法相结合,成功的合成了GaN粉末。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、选择区电子衍射(SAED)、光致发光谱(PL)对粉末的结构、形貌和发光特性进行了表征。结果表明:在950℃时,可以得到纯度较高的GaN粉末且采用该工艺合成的GaN粉末粒度较均匀,生成的GaN多晶絮状颗粒为六方纤锌矿结构,室温下光致发光谱的测试结果发现了较强的402 nm处的近带边发光峰和460 nm处的蓝色发光峰。

纤锌矿InxGa1-xN／GaN量子阱中的界面声子-电子相互作用

在介电连续模型下,运用传递矩阵的方法研究了任意层纤锌矿量子阱中界面光学声子的电声相互作用,得出了任意层纤锌矿量子阱中界面光学声子与电子相互作用的哈密顿。结果表明,在对称单量子阱GaN/InxGa1-xN/GaN中,界面声子-电子相互作用的耦合强度随组分x的变化差别很大;在对称单量子阱GaN/In0.8Ga0.2N/GaN中,不同的界面声子随着波数的变化对电声相互作用的贡献不同。

GaN1-xPx三元合金的红外谱

对GaN1-xPx三元合金进行了红外谱的测试和拟合.分析结果表明在GaN1-xPx三元合金中存在两个彼此竞争的机制制约着载流子浓度的变化.一个是来自等电子陷阱的影响,它将减少三元合金中载流子的浓度;另一个来自缺陷的影响,它将增加三元合金中载流子的浓度.对合金介电函数的倒数的虚部进行了计算,其结果显示,随着合金中P组分比的增加,纵向光学声子-等离激元(LPP)耦合模式向高频方向移动,同时LPP模式线宽逐渐增宽,说明随着合金中P组分比的增加,LPP模式的耦合作用增加,阻尼增强.

GaN纳米线的溶胶-凝胶法制备及表征

采用低成本、易操作的溶胶-凝胶法制备高质量的GaN纳米线。以硝酸镓为镓源、柠檬酸为络合剂制备出前驱物溶胶,甩胶于覆有催化剂的Si(111)衬底上,在氨气气氛下制备出GaN纳米线。利用XRD、SEM、TEM、EDS等对GaN纳米线进行表征与分析,结果表明1000℃氨化温度下,制备出的纳米线结晶度好,形貌优。并研究了催化生长GaN纳米线的生长机理。

C-V法研究温度对GaN基蓝光二极管pn结的影响

采用C-V法,根据C-2-V曲线和C-3-V曲线,并结合C-V幂律指数k,分析了T=25～-195℃温度范围内,温度变化对Ga N基蓝光发光二极管pn结类型的影响。实验结果表明:当T为25℃和-50℃时,C-2-V呈明显的线性关系,同时幂律指数k为0. 5,说明该温度范围内的pn结类型为严格的突变结;而温度降低至-100℃时,k值变为0. 45,说明pn结类型开始发生变化;当温度继续降低至-150℃和-195℃时,幂律指数k分别为0. 30和0. 28,说明pn结类型已经发生了变化,变为非突变非缓变结。造成这一现象的原因是低温导致的载流子冻析效应,以及晶体的缺陷和界面态形成的局域空间电荷区在低温环境下,影响了pn结原来的空间电荷分布,并改变了pn结类型。

高性能X波段增强型凹栅Al2O3/AlGaN/GaN MIS-HEMT

在蓝宝石衬底上制备了栅长Lg为0.25μm的增强型Al_2O_3/AlGaN/GaN MIS-HEMTs,采用刻蚀凹栅与ALD(原子层淀积)Al_2O_3介质层的方法研制器件.研制的增强型MIS-HEMT器件的阈值电压为+2.2V,饱和电流为512.3mA/mm.通过变频变温C-V方法测试提取的Al_2O_3介质层与AlGaN势垒层之间的界面态密度相应于能级范围(EC-0.35)eV^(EC-0.65)eV从8.50×1012 cm-2eV-1减小到9.73×1011 cm-2eV-1.另外,研制器件展示了突出的射频性能,其截止频率(fT))为30.5GHz,最高振荡频率(fmax)为71.5GHz.连续波测试模式时,该器件在8GHz频率下,饱和输出功率密度为1.7 W/mm,相应附加功率效率为32.6%.展现出凹栅增强型MISHEMT在X波段射频电路中的应用潜力.

高阈值电压低界面态增强型Al_2O_3/GaN MIS-HEMT

采用高温热氧化栅极凹槽刻蚀工艺并结合高温氮气氛围退火技术,制备出了高阈值电压的硅基GaN增强型Al_2O_3/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMT)。采用高温热氧化栅极凹槽刻蚀工艺刻蚀AlGaN层,并在AlGaN/GaN界面处自动终止刻蚀,可有效控制刻蚀的精度并降低栅槽表面的粗糙度。同时,利用高温氮气退火技术能够修复Al_2O_3/GaN界面的界面陷阱,并降低Al_2O_3栅介质体缺陷,因此能够减少Al_2O_3/GaN界面的界面态密度并提升栅极击穿电压。采用这两项技术制备的硅基GaN增强型Al_2O_3/GaN MIS-HEMT具有较低的栅槽表面平均粗糙度(0.24 nm)、较高的阈值电压(4.9 V)和栅极击穿电压(14.5 V)以及较低的界面态密度(8.49×10^(11) cm^(-2))。

U型槽刻蚀工艺对GaN垂直沟槽型金属-氧化物-半导体场效应晶体管电学特性的影响

U型槽的干法刻蚀工艺是GaN垂直沟槽型金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)器件关键的工艺步骤,干法刻蚀后GaN的侧壁状况直接影响GaN MOS结构中的界面态特性和器件的沟道电子输运.本文通过改变感应耦合等离子体干法刻蚀工艺中的射频功率和刻蚀掩模,研究了GaN垂直沟槽型MOSFET电学特性的工艺依赖性.研究结果表明,适当降低射频功率,在保证侧壁陡直的前提下可以改善沟道电子迁移率,从35.7 cm^2/(V·s)提高到48.1 cm^2/(V·s),并提高器件的工作电流.沟道处的界面态密度可以通过亚阈值摆幅提取,射频功率在50 W时界面态密度降低到1.90×10^12 cm^-2·eV^-1,比135 W条件下降低了一半.采用SiO2硬刻蚀掩模代替光刻胶掩模可以提高沟槽底部的刻蚀均匀性.较薄的SiO2掩模具有更小的侧壁面积,高能离子的反射作用更弱,过刻蚀现象明显改善,制备出的GaN垂直沟槽型MOSFET沟道场效应迁移率更高,界面态密度更低.

GaN金属-半导体-金属紫外光电探测器的研制

用金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上制备了GaN单晶薄膜,并对样品进行X射线衍射和光致发光谱测量.利用GaN样品成功地制备了金属-半导体-金属(MSM)结构GaN紫外光电探测器,并对其I-V特性、光谱响应及击穿电压等性能进行测试和分析.结果表明,探测器在-5 V偏压下的光电流与暗电流之比大于400倍;探测器光响应在352 nm附近达到响应峰值,并在364 nm附近出现截止,即具备可见盲特性;器件的光响应度最好达0.21A/W.

非极性(11-20)a面GaN薄膜MOCVD生长及性质研究

本论文利用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法生长了非极性(11-20)a面GaN薄膜,并利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率X射线衍射系统(HR-XRD)分别深入分析了生长薄膜的表面形貌、晶体质量和结构特性。研究结果表明,非极性(11-20)a面GaN薄膜在V/III为600时表面完全合并但存在大量的表面坑,而其在V/III为1200时出现大量的三角形表面坑。而且,V/III比为850~1000时有助于减少该薄膜的表面坑。由于非极性(11-20)a面GaN薄膜的Ga吸附原子扩散长度的各向异性,使其结构在a面内存在各向异性,因此这些薄膜在c和a方向上的XRD摇摆曲线的半高宽值也存在各向异性。另外,Ga原子沿c方向的迁移在相对较高的反应室压力(100 Torr)时被抑制,从而降低了非极性(11-20)a面GaN薄膜的结构各向异性。

短沟道AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的Ⅰ-Ⅴ特性研究

考虑栅电压、漏电压和沟长调制效应影响下,在长沟道高电子迁移率晶体管(HEMT)的Ⅰ-Ⅴ输出特性基础上,引入有效迁移率和有效沟道长度,推导了短沟道AlGaN/GaN HEMT的电流-电压(Ⅰ-Ⅴ)输出特性模型.通过比较栅长为105nm时模型计算结果与实际器件的输出特性,表明推导的短沟道AlGaN/GaN HEMT的Ⅰ-Ⅴ模型与实验结果基本相符,误差小于5%.

GaN衬底上ZnS纳米薄膜的结构、光学和电学特性

采用脉冲激光沉积技术在GaN衬底上制备了ZnS纳米薄膜。通过XRD和SEM对薄膜结晶情况和截面结构进行了表征,并测量了ZnS纳米薄膜的透射光谱和ZnS/GaN异质结的Ⅰ-Ⅴ特性曲线。ZnS纳米薄膜在可见光区的透过率较高,平均透过率在80%以上,经过退火处理,透过率增大。Ⅰ-Ⅴ特性曲线表明,ZnS/GaN形成了异质结,具有和普通二极管相似的整流特性。在正向偏压下电流随着电压的增加而增大。退火处理后异质结的导通电压减小。这些特性表明,ZnS纳米薄膜在无人机载传感器和航空电子系统中的光电二极管、光电探测器、光伏电池等领域有着潜在的应用价值。

低真空退火对GaN MSM紫外探测器伏安特性的影响

利用金属有机化学气相沉积生长的非故意掺杂GaN单晶制备了金属-半导体-金属交叉指型肖特基紫外探测器。用肖特基势垒的热电子发射理论研究了低真空下不同热退火条件对器件伏安特性的影响。Au-GaN肖特基势垒由退火前的0.36eV升高到400℃0.5h的0.57eV,退火延长为1h势垒反而开始下降。分析结果表明:由工艺造成的填隙Au原子引入的缺陷是器件势垒偏低的主要原因,Au填充N空位形成了施主型杂质是退火后势垒升高的主要原因。

1,8-二羟基-3,5-二甲氧基酮对缺血再灌脑内氨基酸、乙酰胆碱酯酶活性的影响

目的 观察 1,8-二羟基 - 3,5 -二甲氧基酮 (XT)对反复脑缺血再灌后脑内氨基酸及乙酰胆碱酯酶活力的影响。方法 手术前给小鼠 iv XT5 0和 10 m g/ kg,对反复脑缺血再灌注后 45 min,用氨基酸自动分析仪测定小鼠脑内谷氨酸 (Glu) ,天冬氨酸 (Asp)和 γ-氨基丁酸 (GABA)的含量 ;并测定造模后 45 m in以及第 5天脑内乙酰胆碱酯酶 (Ach E)活力。结果 反复脑缺血再灌注后 45 min,Glu和 Asp均升高 ,GABA也随之升高。二个剂量均可抑制Glu、Asp的升高 ,5 0 mg/ kg XT还使升高的 GABA恢复至接近正常。造模后 45 m in以及第 5天 ,模型组小鼠 Ach E活力降低 ,XT可升高 Ach E活力。结论 XT可抑制反复脑缺血再灌后脑内 Glu,Asp和 GABA含量的升高 ,提高Ach

GaN基肖特基器件中的反常电容特性(英文)

研究了测试频率为0.3～1.5MHz时GaN基肖特基器件的电容特性.实验发现,在Au/i-GaN肖特基器件的电容-电压(C-V)特性曲线中,出现了峰和负值电容,而Au/i-Al0.45Ga0.55N肖特基器件的C-V特性曲线中则既没有峰也没有负值电容的出现.对肖特基器件的电流-电压(I-V)特性和C-V特性进行参数提取和分析后认为,负值电容和峰的出现源于界面态的俘获和损耗,但较大的串联电阻将减弱界面态的作用.

GaN发光二极管表观电阻极值分析

利用正向交流(ac)小信号方法对GaN发光二极管的电容-电压特性进行测量,可以观察到GaN发光二极管中的负电容现象。利用LED串联等效电路对表观电容和表观电阻进行了测量,表观电阻-正向电压曲线出现了一个极值点。通过对相关文献分析,提出负电容现象的根本原因是在较高的正偏下微分电容dQ/dU<0;推论出pn结的微分电容先随正向偏压的增大而急剧增大,当出现复合发光后随正向偏压的增大而减小,直到随正向偏压的增大而出现负值;正向偏置电压较大时,结电导电流的变化率根据I-V特性曲线取极大值,此时微分电容由于强复合效应已快速变小,表观电阻有极大值;得到了表观电阻极大值表达式。表观电阻与正向电压曲线的极值点与理论模型相吻合,证明了该理论模型的正确性。

AlGaN/GaN HEMT微加速度计的设计和温度特性研究

采用一种新原理来设计AlGaN/GaN HEMT加速度计,从理论和实验两方面分析和验证了温度的变化对加速度计的输出特性带来的影响。测试了AlGaN/GaN基HEMT器件在常温下的Ⅰ-Ⅴ特性和在不同温度下输出特性的变化。结果表明,随着温度的升高,器件的饱和电流减小。根据计算速率约为0.027 mA/℃。加速度计可以在-50℃—50℃的温度安全稳定的工作。

复合栅介质对AlGaN/GaN MISHEMT器件性能的影响

由于LPCVD-Si3N4具有良好的介电特性,常用作AlGaN/GaN高电子迁移率场效应晶体管（HEMT）的栅介质,然而在高温生长中,易造成GaN界面Ga和N的扩散。针对此问题,提出了一种采用SiON/Si3N4复合绝缘材料作为HEMT器件栅介质的方法,制备了高质量的AlGaN/GaN金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管（MISHEMT）器件,并进行了直流测试。测试结果表明,在栅压为18 V时,器件的阈值回滞仅为150 mV,其特征导通电阻为1. 74 mΩ·cm^2（Vgs=2 V）,其击穿电压达到805 V （Ids=100μA/mm）。多频率C-V测试显示,界面态密度可低至2. 9×10^13eV^-1·cm^-2。因此,这种采用SiON/Si3N4复合绝缘材料作为栅介质的方法,在改善器件的阈值回滞、击穿电压和界面态密度等方面效果显著。

非金属原子掺杂的GaN纳米管:电子结构、输运特性及电场调控效应

GaN被称为第三代半导体,有着重要的应用前景.本文对其衍生的一维锯齿型纳米管进行了系统研究,重点研究了ⅢA-ⅦA主族的所有非金属原子低浓度掺杂纳米管后的化学结合特性、电子结构、输运特性及栅极电压调控效应等,并且有一些重要的发现,如:掺杂纳米管具有良好的能量与热稳定性,它们的结合能、形成能及杂质原子周围化学键的平均键长与掺杂原子的原子序数(原子半径)有密切联系;杂质原子与纳米管之间的电荷转移与它们之间的相对电负性有直接关系.更重要的是,研究发现虽然本征纳米管是半导体,但非金属原子掺杂后,纳米管的电子相具有明显的奇-偶效应,即掺杂第ⅢA,ⅤA,ⅦA族原子后,纳米管仍为半导体,而掺杂第ⅣA,ⅥA族原子后,纳米管变为金属,这些现象与孤对电子态有密切关系.对半导体材料的载流子迁移率研究发现:掺杂异质原子,能调控纳米管的空穴及电子迁移率产生1个数量级的差异,特别是较高的栅极电压能明显提高空穴及电子迁移率,如当栅极电压为18 V时,空穴迁移率相对未加电压时的情况增大了近20倍.

GaN晶体在飞秒紫外波段激发下的可变非线性吸收效应和光动力学过程研究

采用Z扫描和泵浦-探测技术研究了GaN薄膜在370nm时的非线性光学效应和非线性光动力学过程。首先,基于GaN薄膜的透射光谱,结合线性光学理论分析得到了其在370nm的线性折射率n_0、线性吸收系数α_0、光学带隙E_g等线性光学性质。采用飞秒激光Z扫描技术,得到了不同光强激发下的Z扫描实验响应结果,结合非线性光学理论提取出GaN薄膜可变的光学非线性吸收效应。在激发光子能量接近GaN带隙情况下,低光强时材料表现为饱和吸收而高光强时为反饱和吸收,这是因为低光强下单光子吸收占主导而高光强下以单光子感应自由载流子吸收为主。闭孔Z扫描测量得到了GaN薄膜的三阶非线性折射系数为n_2=-(1.0±0.1)×10^(-3) cm^2·GW-1,它几乎比传统非线性介质的高出一个数量级。为了探究上述非线性过程的动力学弛豫时间以及进一步探究GaN薄膜非线性光动力学过程的深层物理机制,采用了交叉偏振飞秒退相泵浦探测技术观察GaN薄膜的光激发载流子动力学弛豫过程。实验结果表明,在低光强下,饱和吸收效应来源于瞬态单光子吸收,高光强下单光子感应自由载流子吸收为非瞬态光动力学过程,其自由载流子弛豫时间约为17ps。该工作将为GaN薄膜在紫外非线性纳米器件应用以及GaN薄膜非线性过程的机制分析理解提供新的思路。