低温砷化镓的外延lift-off和范德华贴附研究

研究了低温砷化镓的外延lift-off和基于范德华力在石英新衬底上贴附的实验方法：腐蚀掉100nm厚的AlAs牺牲层，将外延生长的500nm厚的低温砷化镓（LT-GaAs）从生长衬底上揭下（lift-off），借助于范德华力将LT-GaAs外延膜贴附在新衬底上。Lift—off之前在LT-GaAs表面上滴附黑蜡，以增强在lift-off过程中对LT-GaAs的保护，和加快反应气体扩散离开反应区的过程。针对500nm厚的LT-GaAs外延薄膜的揭起和贴附，给出了低温砷化镓的最佳lift-off尺寸和提高范德华力贴附质量的实验技术。此外还给出了利用所得到的lift-off后的LT-GaAs制备的共平面条形结构光导开关的时间特性：上升时间小于1．5ps，FWHM小于2ps。

太赫兹片上系统中低温砷化镓薄膜光电导天线的研究（英文）

太赫兹时域光谱技术是一种在太赫兹频段内,广泛应用的光谱测量技术。这种技术可以用于许多物质的频谱分析,对于研究化学、半导体与生物分子等领域有着无可比拟的作用。然而用该系统进行样品探测时,受回波的影响频谱分辨率较低;受太赫兹波光斑大小以及待测样品与电磁波相互作用距离长短的影响,样品消耗量较多,并且整个系统的占用空间较大,这些局限性都限制了太赫兹时域光谱系统的进一步发展。为了突破太赫兹时域光谱系统的局限性,设计了一种将太赫兹泵浦区、探测区和传输波导集成到一个硅片上的太赫兹片上系统,该系统不仅能够解决上述系统的局限性,还能够省去样品测量前的光路准直环节,使样品的测量过程更加简便,同时集成化的系统也很大程度上提高了太赫兹波传输的稳定性。在太赫兹片上系统中,泵浦区和探测区的光电导天线是由低温砷化镓和金属电极制成,由于受到太赫兹片上系统的高度集成化和低温砷化镓晶体生长条件的限制,如何制备出低温砷化镓半导体薄膜衬底,并将其转移与键合,是太赫兹片上系统研制过程中的关键环节。首先利用分子束外延(MBE)技术制备出由半绝缘砷化镓、砷化镓缓冲层、砷化铝牺牲层和低温砷化镓层构成的外延片,然后利用盐酸溶液与砷化铝和低温砷化镓反应速度差别较大的原理,将200nm厚的AlAs牺牲层腐蚀掉,从而得到2μm厚的低温砷化镓薄膜。为了更加高效并且完整地得到低温砷化镓薄膜,研究了盐酸溶液在不同温度和不同浓度下与AlAs牺牲层的选择性腐蚀速率的关系。给出了低温砷化镓薄膜制备过程中盐酸的最佳体积比浓度和最佳温度,即在73℃下13.57%的盐酸溶液中进行砷化铝牺牲层的腐蚀。相比于已有工艺,这种腐蚀方法对实验设备的要求较低并且具有较高的安全性。最后,将单层低温砷化镓薄膜转移键合至硅片上,并制成光电导天线的结构。利用飞秒激光脉冲进行激发探测到太赫兹信号。由此说明,低温砷化镓薄膜的获取、转移与键合工艺能够满足芯片级太赫兹系统的制作要求,这为太赫兹片上系统的进一步研制打下了坚实的基础。

低温生长砷化镓的超快光抽运-太赫兹探测光谱

本文采用光抽运-太赫兹探测技术系统研究了低温生长砷化镓(LT-GaAs)中光生载流子的超快动力学过程.光激发LT-GaAs薄层电导率峰值随抽运光强增加而增加,最后达到饱和,其饱和功率为54μJ/cm^2.当载流子浓度增大时,电子间的库仑相互作用将部分屏蔽缺陷对电子的俘获概率,从而导致LT-GaAs的快速载流子俘获时间随抽运光强增加而变长.光激发薄层电导率的色散关系可以用Cole-Cole Drude模型很好地拟合,结果表明LT-GaAs内部载流子的散射时间随抽运光强增加和延迟时间(产生光和抽运光)变长而增加,主要来源于电子-电子散射以及电子-杂质缺陷散射共同贡献,其中电子-杂质缺陷散射的强度与光激发薄层载流子浓度密切相关,并可由散射时间分布函数α来描述.通过对光激发载流子动力学、光激发薄层电导率以及迁移率变化的研究,我们提出适当增加缺陷浓度,可以进一步降低载流子迁移率和寿命,为研制和设计优良的THz发射器提供了实验依据.

天线几何结构对低温GaAs光电导THz发射的影响

研究了用飞秒激光激发低温生长的GaAs(LT-GaAs)大孔径光电导天线产生太赫兹(THz)波的辐射特性。通过设计七种大孔径天线结构,来研究天线的几何结构对THz发射性能的影响。实验发现七种天线的有效频谱宽度都达到了3THz,而且七种不同几何形状天线的THz发射谱与频率谱并没有太显著的差别。

低温生长砷化镓光电导天线产生太赫兹波

宽频太赫兹(THz)技术在国防、科研等领域有着广阔的应用前景,光电导天线是产生宽频THz波的重要手段。分析了低温生长和高温退火对光电导天线材料载流子寿命和电阻率的影响。在生长温度为230 ℃和250 ℃,退火温度为475 ℃的低温生长砷化镓(LTG-GaAs)上制备了领结(BowTie)和偶极子(Dipole)两种电极结构的小孔径光电导天线。实验给出,在250℃生长的LTG-GaAs上制备的光电导天线产生的太赫兹波辐射强度和频谱宽度较好,谱宽达到了3.6 THz,Bow Tie天线的辐射强度优于Dipole天线。两种形状的光电导天线皆可在10 V的偏置电压下产生太赫兹波辐射。

低温生长砷化镓光电导天线产生太赫兹波的辐射特性

研究了低温生长砷化镓光电导天线(LT-GaAs PCA)产生太赫兹(THz)波的辐射特性。利用太赫兹时域光谱(TDS)技术测量了光电导发射极在飞秒激光作用下辐射的太赫兹脉冲,得到了时域发射光谱,并通过快速傅里叶变换(FFT)得到相应的频域光谱。结果表明,低温砷化镓光电导天线产生的太赫兹波信号比飞秒激光激发半导体表面产生的太赫兹波信号具有更高的强度和信噪比;太赫兹波信号与光电导天线的偏置电压成线性关系;随着抽运激光功率的增强,太赫兹波信号增大并出现饱和。

超快泵探针对GaAs中X射线诱导的瞬态光学反射率变化的探测（英文）

理论估算并实验验证了在X射线脉冲激发下低温砷化镓的光学折射率调制特性。泵浦-探针实验表明,低温砷化镓中存在的高密度复合缺陷大大减小了载流子寿命,使超热电子的弛豫时间小于1×10-12s,载流子的复合时间小于2×10-12s,折射率的扰动时间约为2×10-12s。通过理论分析,给出了自由载流子和俄歇效应对该弛豫过程的定量估算,与实验结果吻合较好。该研究表明低温生长砷化镓是一种有效的可用于单次瞬态皮秒时间分辨X射线探测的材料。

MBE低温生长GaAs在器件应用上的回顾与新进展

在分子束外延的过程中,使用低温衬底(200-300摄氏度)生长的GaAs(LTG-GaAs)在化学配比,结构和性能上与普通衬底温度(600摄氏度)相比都有着不同的特点,这些差异可以被用来进行各种应用。将就其光电器件、非合金化欧姆接触以及量子点应用进行一些回顾,并说明该材料的一些特殊性能。

PHPHEMT材料MBE生长及其应用(英文)

我们对 PHEMT材料中应变沟道 In Ga As层生长条件进行了优化 ,并采用了 LT-Ga As中缺陷扩散的阻挡层。功率 PHEMT器件结果为在栅长 Lg=1 .0 μ时 ,跨导 gm≥ 4 0 0ms/ mm,BVDS>1 5V,BVGS>1 0 V表明该材料有较好的性能。作为材料的缓冲层 ,结果表明器件性能优良 ,是国内最好结果。

GaAs基异质结材料MBE生长及应用

对 Ga As基调制掺杂异质结材料中作为沟道层的 In Ga As的生长条件进行优化 ,并在缓冲层中嵌入LT-Ga As。功率 PHEMT器件结果为在栅长 Lg=1 .7μm时 ,跨导 gm≥ 40 0 m S/mm,BVDS>1 5 V,BVGS>1 2 V。

高辐射强度的带THz扼流圈的偶极天线阵列模拟分析（英文）

为了提高太赫兹辐射强度,设计了带THz扼流圈的偶极天线阵列.模拟结果表明,增加直线阵的阵元数对平均匹配效率影响很小,却能线性增加相干辐射强度.加入THz扼流圈可减小进入到传输线的交流分量,进而减小共振频率的偏移,使平均匹配效率提升了两倍.相比于网格排列的平面阵,交错排列的阵元在垂直方向上具有更小的耦合,THz发射谱更窄.通过使用聚酰亚胺透镜代替硅透镜,可有效提高输入电阻,并将总效率由25%提高到35%.

GaAsMESFET击穿特性的研究现状与进展

栅漏击穿是限制GaAsMESFET输出功率并影响其可靠性的最主要因素之一,本文就改善GaAsMESFET击穿特性所进行的研究做了综述介绍,其中包括改变器件结构,采用新型材料和钝化等方法.

基于微纳结构太赫兹光电导天线辐射特性研究

光电导天线(PCA)作为常用的太赫兹发射器件,如何提高其辐射效率,成为国内外研究人员研究的重点。通过时域有限差分法对PCA辐射效率进行研究,在光敏层表面加入柱状结构,使更多的光被捕获到光敏层,模拟结果表明该结构具有显著增强辐射效率的作用。通过对比材料、柱状形状对增强效果的影响,结果表明,在同一种柱状结构下,银材料的PCA、金材料的PCA、砷化镓材料的PCA的增强效果依次降低;同一材料下,带有正六棱柱结构、圆柱形结构、正四棱柱结构的光PCA的增强效果依次降低。通过材料与结构的最佳组合,最高的增强效率为传统PCA的1100%,最低的增强效率为传统PCA的150%。

小孔径蝴蝶型光电导天线太赫兹辐射源的研究

研究了5种小孔径光电导天线的太赫兹发射特性,并且对它们所发射的太赫兹波进行了对比,为研制高效率的太赫兹波发射源提供了参考依据。利用太赫兹时域光谱技术测量了光电导天线发射的太赫兹(THz)脉冲,得到了时域发射光谱,并通过快速傅里叶变换得到相应的频域光谱。结果表明,太赫兹信号强度随偏置电压的增大而增强;随着泵浦激光功率的增大而增强并出现饱和现象。偏置电压与泵浦激光功率相同时,我们对比5种光电导天线产生的太赫兹信号,从中找到了一种发射效率较高的小孔径光电导天线,并且研究了电极形状、电极间距对光电导天线发射效率的影响。

LT-GaAs缺陷态对载流子的捕获特性

采用宽频带飞秒脉冲泵浦 -探测方法测量了LT_GaAs中不同能态的光生载流子的超快捕获特性 ,发现随着载流子的过超能量增大 ,载流子的散射速率加快 ,而缺陷态对载流子的捕获速率 ,则与光生载流子的过超能量无关 ,表明LT_GaAs缺陷态捕获电子主要为点缺陷深能级多声子无辐射捕获过程。

小孔径螺旋型光电导天线的太赫兹辐射特性研究

研究了小孔径螺旋型光电导天线的太赫兹辐射特性。利用太赫兹时域光谱技术测量了螺旋型光导天线辐射的太赫兹波谱,得到了其时域发射光谱。通过快速傅里叶变换得到相应的频域光谱,同时对两种不同孔径螺旋天线的太赫兹辐射特性进行了比较。实验结果表明,太赫兹信号强度会随偏置电压的增大而增强;在偏置电压和泵浦光功率相同的情况下,较小孔径的光导天线的辐射功率较高。

小孔径光电导天线产生太赫兹波的辐射特性

研究了在抽运激光光斑面积不同的情况下,两种小孔径光电导天线各自的辐射特性,并且将它们辐射出的太赫兹(THz)波进行了对比。目的在于找到提高小孔径光电导天线发射效率的方法,为研制高效率的太赫兹波辐射源提供参考依据。利用太赫兹时域光谱(TDS)技术测量了光电导天线辐射的太赫兹脉冲,得到了时域发射光谱,通过快速傅里叶变换得到相应的频域光谱。结果表明,两种光电导天线辐射的太赫兹信号强度都随着抽运激光光斑直径的减小而增强;随偏置电压的增大而增强;随着抽运激光功率的增大出现了先增强后饱和的现象。在偏置电压、抽运激光光斑直径与抽运激光功率相同时,对比两种光电导天线产生的太赫兹信号发现:蝴蝶型光电导天线的太赫兹信号的强度较大并且频域谱的半峰全宽(FWHM)较宽。