Ⅴ/Ⅲ比对InGaAs/InP的LPMOCVD生长的影响

介绍了利用LPMOCVD技术在InP衬底上生长In0 .53 Ga0 .4 7As材料 ,获得表面平整、光亮的In0 .53 Ga0 .4 7As外延层。研究了Ⅴ /Ⅲ比对表面形貌、结晶质量、电学质量的影响。在Ⅴ /Ⅲ比较低时 ,表面粗糙 ,要获得镜面状的表面形貌 ,Ⅴ /Ⅲ比必须大于 4 0。Ⅴ /Ⅲ比对外延层结晶质量有影响。迁移率和本征载流子浓度随着Ⅴ /Ⅲ比的增加而增大。

高功率980nm半导体激光器有源区制备中的Ⅴ/Ⅲ比优化

高质量的MOCVD外延材料是研制高性能半导体光电器件的基础。通过制作简单的量子阱结构,利用光荧光系统进行快速表征,得到Ⅴ/Ⅲ比不但会影响PL的强度,还会影响片内均匀性的结论。根据标准偏差统计法,确定了InGaAs量子阱外延的最佳Ⅴ/Ⅲ比为35。基于优化的外延参数,制备了波长为980nm的半导体激光器,在15A脉冲电流下,腔面未镀膜时器件的平均输出功率为9.6W,中心波长为977.2nm。研究结果为半导体激光器的研制提供了一种快速有效的方法。

NH3流量调控Ⅴ/Ⅲ比对HVPE生长GaN薄膜的影响

氢化物气相外延(HVPE)法具有生长成本低、生长条件温和、生长速率快等优点,被认为是生长高质量GaN单晶衬底的最有潜力的方法。为了优化HVPE生长GaN的条件,通过改变NH3流量调控Ⅴ/Ⅲ比(NH3流量与HCl流量之比)。通过建立简单的生长模型,对不同Ⅴ/Ⅲ比下GaN薄膜形态变化的机理进行了分析,研究了HVPE生长过程中氮源(Ⅴ族)和镓源(Ⅲ族)不同流量比对结晶质量和表面形貌的影响。实验结果表明,低Ⅴ/Ⅲ比会导致成核密度低,岛状晶胞难以合并;高Ⅴ/Ⅲ比会降低表面Ga原子的迁移率,导致表面高度差异大,结晶质量差。与Ⅴ/Ⅲ比为15.000和28.125相比,Ⅴ/Ⅲ比为21.250时更适合GaN薄膜生长,得到的晶体质量最高。

Ⅴ/Ⅲ族气体源流量比对AlGaInP材料MOCVD外延生长的影响

用MOCVD系统外延生长AlGaInP材料时往往要通入过量的PH3来获得足够大的Ⅴ/Ⅲ族气体源流量比,以便得到高质量的晶体结构。分别采用1 000 ml/min和400 ml/min的PH3流量(对应的Ⅴ/Ⅲ比分别为723和289),利用低压金属有机物化学气相沉积(LP-MOCVD)系统生长了AlGaInP材料,并使用MOCVD在位监测(in-situ)软件、X射线双晶衍射仪以及光荧光测试系统等对样品进行了测量分析。发现Ⅴ/Ⅲ比不但会影响AlGaInP材料的生长速度,对外延材料与衬底GaAs的晶格失配度和材料的光学特性也有影响。

MOCVD生长GaN材料的模拟

基于计算流体力学在三维空间中模拟了水平行星式金属有机物化学气相沉积(MOCVD)反应器生长GaN材料的流场、热场、反应物与生成物的分布以及材料生长速率等重要物理参数.计算结果与同样条件下的实验结果吻合程度相当高,表明化学反应机理和计算方法是非常可靠的,能够以此来模拟和指导GaN基材料的MOCVD生长工艺.研究并讨论了GaN的MOCVD生长中输入Ⅴ/Ⅲ比、进气口双束流上下比、总流量、反应室压力等工艺条件对局域Ⅴ/Ⅲ比的影响.

InxGa1-xN合金薄膜In的表面分凝现象

用MOCVD方法在α-Al2O3(0001)衬底上外延生长了InxGa1-xN合金薄膜.测量结果显示:所制备的InxGa1-xN样品中In的组分随外延生长温度而改变,生长温度由620℃升高到740℃,In的组分由0.72降低到0.27.这是由于衬底温度越高,In进入InxGa1-xN薄膜而成键的效率越低.样品的X射线衍射谱和X射线光电子能谱均显示:在生长温度为620℃和690℃时所生长的InxGa1-xN样品中均存在明显的In的表面分凝现象;而生长温度升至740℃时所得到的InxGa1-xN样品中,In的表面分凝现象得到了有效抑制.保持生长温度不变而将反应气体的Ⅴ/Ⅲ比从14000增加到38000,In的表面分凝现象也明显减弱.由此可以认为,较高的生长温度使得In原子的表面迁移能力增强,In原子从InxGa1-xN表面解吸附的几率增大,而较高的Ⅴ/Ⅲ比则能增加N与In成键几率,从而有利于抑制In的表面分凝.

选择外延MOVPE的表面迁移

研究了采用选择外延MOVPE生长InGaAsP的组分随掩模宽度的变化规律 ,以及InGaAsP表面边缘尖角随Ⅴ /Ⅲ比的变化。结果表明 ,随着掩模宽度的增大 ,In组分增大 ,Ga组分减少 ;随着Ⅴ /Ⅲ比的增大 ,InGaAsP材料表面趋向平坦。对材料边缘尖角的变化规律作出了合理解释 ,研制出表面平坦的外延材料 。

Ⅴ/Ⅲ对P型GaP掺杂及红光LED量子效率的影响

利用低压金属有机物化学气相沉积(LP-MOCVD),对红光发光二极管(LED)的窗口层掺杂进行研究。分别在Ⅴ/Ⅲ比为13、26和52的情况下生长GaP材料,结果发现,Ⅴ/Ⅲ比影响Mg的掺杂浓度和载流子迁移率。在上述Ⅴ/Ⅲ比下生长的GaP,外延生长出红光LED外延片并制备器件,结果发现,生长GaP层时,Ⅴ/Ⅲ比为52的红光LED与Ⅴ/Ⅲ比为13相比,输出光功率提高了23.7%,轴向光强提高了20.4%。

GaAlAs/GaAs量子阱材料的光荧光谱研究

分子束外延生长GaAlAs/GaAs量子阱材料时,适当的衬底温度和Ⅴ/Ⅲ束流比是改善AlGaAs材料生长质量的重要因素。对GaAs、GaAlAs材料的生长条件进行优化,获得了高质量的量子阱材料,有源层分别为8nm、10nm、12nm时,10K下的PL谱半峰宽(FWHM)分别为6.42meV、6.28meV、6.28meV。

Ga_（0．51）In_（0．49）P的MOCVD生长特性研究

本文报导了用国产常压ＭＯＣＶＤ系统生长ＧａＩｎＰ材料．研究ＧａＩｎＰ的生长特性，用光致发光、扫描电镜、Ｘ光双晶衍射对材料进行表征．发现Ⅴ／Ⅲ比对ＧａＩｎＰ的光学特性有很大影响．在温度６８０℃，Ⅴ／Ⅲ比为９０的条件下得到Ｇａ（０．５１）Ｉｎ（０．４９）Ｐ外延层的光致发光谱的半高宽为２６ｍｅＶ，这是目前报导的最好结果．Ｇａ（０．５１）Ｉｎ（０．４９）Ｐ的本征载流子浓度为１．１×１０（１５）ｃｍ（－３），晶格失配为４×１０（－４）．

4H-SiC衬底上生长参数对AlGaN基深紫外多量子阱受激辐射特性的影响

SiC衬底是制备高性能AlGaN基深紫外激光器的良好候选衬底。采用金属有机化学气相沉积方法在4H-SiC衬底上生长了深紫外AlGaN/AlN多量子阱结构(MQWs),系统研讨了MQWs生长参数对深紫外激光结构自发辐射和受激辐射特性的影响规律。综合分析MQWs的表面形貌和发光性能后发现,随着NH_(3)流量增加和生长温度升高,MQWs表面粗糙度降低,内量子效率提升。经优化,MQWs的内量子效率达到74.1%,室温下的激射阈值光功率密度和线宽分别为1.03 MW/cm~2和1.82 nm,发光波长为248.8 nm。这主要归因于高的NH3流量和生长温度抑制了有源区中的碳杂质并入,载流子辐射复合效率和材料增益增加;同时生长速率降低,改善了MQWs结构的表面形貌,降低了界面散射损耗。采用干法刻蚀和湿法腐蚀的复合工艺制备了光滑陡直的谐振腔,激光器的腔面损耗降低,阈值光功率密度和线宽进一步降低至889 kW/cm~2和1.39 nm。