射频等离子体发射光谱分析在分子束外延GaN生长中的应用

研究了射频等离子体辅助分子束外延生长GaN晶膜中氮等离子体的发射光谱。用非接触式测量方法———光谱法测定了等离子体特性。讨论了分子束外延生长系统参数的变化与等离子体发光光谱变化之间的联系 。

用等离子体辅助分子束外延生长氧化锌单晶薄膜

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)方法,通过优化生长条件,在c平面蓝宝石(Al_2O_3)上生长出氧化锌(ZnO)单晶薄膜。使用反射式高能衍射仪(RHEED)原位监测到样品表面十分平整,X射线摇摆曲线(XRC)测得ZnO薄膜的<002>取向半峰全宽为0.20°,证实为ZnO单晶薄膜。室温下吸收谱(ABS)和光致发光(PL)谱显示了较强的激子吸收和发射,且无深能级(DL)发光。电学性能测量表明,生长的ZnO为n型半导体,室温下载流于浓度为7×10^(16) cm^(-3),与体单晶ZnO中的载流子浓度相当。

高质量InGaN的等离子体辅助分子束外延生长和In的反常并入行为

采用射频等离子体辅助分子束外延技术生长得到了In组分精确可控且高质量的InxGa1xN(x0.2)外延薄膜.生长温度为580℃的In0.19Ga0.81N薄膜(10.2)面非对称衍射峰的半高宽只有587弧秒,背景电子浓度为3.96×1018/cm3.在富金属生长区域,Ga束流超过N的等效束流时,In组分不为零,即Ga并没有全部并入外延层;另外,稍微增加In束流会降低InGaN的晶体质量.

分子束外延方法生长p型氧化锌薄膜

用等离子辅助分子束外延 (P MBE)的方法 ,在蓝宝石c 平面上外延生长了p型氧化锌薄膜。在实验中采用高纯金属锌作为Zn源、NO作为O源和掺杂源 ,通过射频等离子体激活进行生长。在生长温度 30 0℃ ,NO气体流量为 1.0sccm ,射频功率为 30 0W的条件下 ,获得了重复性很好的p型ZnO ,且载流子浓度最大可达 1.2× 10 19cm-3 ,迁移率为 0 .0 5 35cm2 ·V-1·s-1,电阻率为 9.5Ω·cm。

大功率射频离子源研制及物理研究

大功率射频离子源主要应用于大型磁约束核聚变装置辅助加热中性束注入系统.大功率射频离子源相较于传统中性束灯丝离子源,具有长寿命、等离子体参数高、无污染、稳态运行等优点,是先进的离子源.

用分子束外延法生长InGaN激光二极管

与金属有机化学蒸气沉积法相比，分子束外延法尽管有很多潜在的优点，但是直到最近，一直认为分子束外延法不适合生产以InGaN为基础的下一代光学数据存储用蓝一紫光激光二极管发射器。现在，波兰华沙高压物理研究所的一个小组，用等离子体辅助分子束外延方法，成功地制造出408nm多量子阱激光二极管，器件参数可与早期用金属有机化学蒸气沉积方法生产的发射器相比。

利用P-MBE方法在(400)Si衬底上生长ZnO薄膜

利用等离子体辅助分子束外延(P MBE)方法在(400)Si衬底上生长ZnO薄膜。为改善生长后样品的质量,把样品解理成三块后,在不同温度下氧气气氛中退火。通过X射线衍射(XRD)谱和光致发光(PL)谱进行表征,讨论了用P MBE方法在Si基上生长的ZnO的室温光致发光发光峰的可能原因。

利用P-MBE制备高质量Mg_xZn_(1-x)O的结构和光学特性

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)的方法,在c平面的蓝宝石衬底上制备了高质量的MgxZn1-xO合金薄膜。通过改变Mg源的温度,得到了不同Mg组份的MgxZn1-xO合金薄膜;通过引入ZnO的低温缓冲层,有效地提高了MgxZn1-xO合金薄膜的结晶质量。随着Mg组份的增加,MgxZn1-xO的X射线衍射的(002)衍射峰逐渐向大角度方向移动。对样品进行光致发光(PL)谱的测量,在室温下观察到了较强的紫外发光。随Mg浓度的增加,紫外发光峰向高能侧移动,并且发光峰逐渐展宽。通过对x=0.15的样品进行变温光谱的测量研究了紫外发光峰起因,得到了MgxZn1-xO的发光是来自于自由激子的发光。自由激子束缚能为54meV。

Mg_xZn_(1-x)O单晶薄膜和MgZnO/ZnO异质结构的光学性质

报道了利用等离子辅助分子束外延技术 ,在蓝宝石 c平面上外延生长的 Mgx Zn1 - x O单晶薄膜以及 Mg Zn O/Zn O异质结构的光学性质 .室温下随着 Mg浓度增加 ,合金薄膜样品的发光峰与吸收边均向高能侧移动 .研究了样品紫外发光的起因 ,将 Mgx Zn1 - x O合金薄膜的发光归结为束缚激子的复合 .在 Mg0 .0 8Zn0 .92 O/ Zn O样品中 ,观察到了分别来自于 Zn O层和 Mg Zn O盖层的发光和吸收 ,并将其归因于来自 Zn O层的自由激子和 Mg Zn

衬底温度对ZnO薄膜的结构和光学特性的影响

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)设备在蓝宝石衬底上通过改变生长温度,制备了不同的ZnO样品。研究了衬底温度对ZnO的结构、光学和电学性质的影响。样品的晶体结构利用X射线衍射谱进行表征。X射线衍射谱表明,所有的ZnO样品都是(002)取向的六角纤锌矿结构。随着生长温度的升高,X射线的(002)衍射峰的半峰全宽逐渐减小。样品的表面形貌随着衬底的温度改变而变化,在800℃得知了平整的ZnO表面。通过光致发光的实验得知,ZnO的紫外发光随着生长温度的升高,强度逐渐增强。光致发光的来源为ZnO的自由激子发光。在生长温度为800℃时,得到了高质量的ZnO单晶薄膜,X射线衍射峰的最大半峰全宽为0.05°,霍尔迁移率为51 cm2/(V.s),载流子浓度为1.8×1018cm-3。

利用P-MBE在Si(111)衬底上生长氧化锌薄膜及其光学性质的研究

在Si( 111)衬底上利用等离子体辅助分子束外延 (P MBE)生长氧化锌 (ZnO)薄膜 ,研究了在不同衬底生长温度下 ( 35 0～ 75 0℃ )制备的ZnO薄膜的结构和光学性质 .随着衬底温度的升高 ,样品的X射线及光致发光的半高宽度都是先变小后变大 ,衬底温度为 5 5 0℃样品的结构及光学性质都比较好 ,这表明 5 5 0℃为在Si( 111)衬底上生长ZnO薄膜的最佳衬底温度 ;同时 ,我们还通过 5 5 0℃样品的变温光致发光谱 ( 81～ 30 0K)研究了ZnO薄膜室温紫外发光峰的来源 。

MgZnO/ZnO异质结构的发光性质研究

本文利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)技术在蓝宝石(Al_2O_3)衬底上生长了Mg_(0.12)Zn_(0.88)O(100nm)/ZnO(20nm)/Mg_(0.12)Zn_(0.88)O(40nm)异质结构,测得样品的X射线衍射谱表明,在34.56°的位置出现很强的(002)方向衍射峰,其半高宽度为0.20°,比Mg_(0.12)Zn_(0.88)O合金薄膜的半高宽度0.15°明显展宽。通过光致发光谱研究了MgZnO/ZnO/MgZnO异质结构的光学性质,室温下测得在370nm(3.35eV)位置有很强的紫外发光,而在348nm(3.56eV)的位置处有一个较弱的发光,这两个峰分别被归结于来自ZnO层和MgZnO盖层的发光。室温下的吸收光谱中,在上述两个峰的位置附近分别存在很明显的吸收,指示了带边吸收来自于MgZnO和ZnO两种材料。通过变温发光谱研究了异质结构中载流子弛豫、复合的规律。随着温度增加,来自于ZnO层和MgZnO层的发光强度比增加,这归结为MgZnO/ZnO异质结构存在界面势垒所致。

ZnMgO合金薄膜晶体质量与生长温度的依赖关系

利用等离子体分子辅助分子束外延设备在蓝宝石衬底上通过改变生长温度,得到了不同的ZnMgO合金薄膜。研究了衬底温度对ZnMgO的结构和光学性质的影响。X射线衍射谱表明所有的ZnMgO合金样品都是(002)取向。晶体结构为六角纤锌矿。随着生长温度的增加,ZnMgO的(002)衍射峰的最大半宽度逐渐减小。在ZnMgO合金中的Mg组分随衬底温度升高逐渐增大。样品的表面形貌随着衬底的温度改变而变化。ZnMgO的X射线衍射,透射光谱,光致发光谱和扫描电镜照片都表明在800℃得到了高质量的ZnMgO合金薄膜。并且通过控制衬底温度实现了ZnMgO中Mg组分的调节。

薄膜光学 制膜技术与装置

O484．1 2005010443 热退火对ZnO薄膜表面形貌与椭偏特性的影响=Thermal annealing effect on characteristics of surface morphology and ellipsometric of zinc oxide film[刊,中]／刘磁辉(中国科学技术大学物理系．安徽,合肥(230026))．林碧霞…∥发光学报．-2004,25(2)．-151-155 利用原子力显微镜(AFM)和椭偏仪对溅射制备的硅基ZnO薄膜的热退火表面形貌与椭偏特性进行了研究。

别每天都在一条路上走

他的名字，我们一般人可能都不太熟悉，但是我们日常生活中各种大大小小的“享受”和“方便”，却都与他的发明成果相连．小如手机里微波电子零件如射频开关、前端放大器、功率放大器、cD音响唱碟、DVD放映机、个人电脑中读二元数据的半导体镭射激光器，大如电子通讯的发电站等微波高速电子器件和光电子器件。凭借这些研究成果，他不仅获得了代表美国科学界最高荣誉的国家科学奖章与国家技术奖章，这在美国科技界是少之又少的，而且在2009年5月2日入选美国“国家发明奖名人堂”，成为继“计算机大王”王安之后第二位入选此名人堂的华裔。他就是现年72岁的美籍华裔科学家、被誉为“分子束外延技术之父”的美国贝尔实验室半导体研究所所长、教授——卓以和．

蓝宝石(0001)衬底上Ga浸润层对ZnO外延薄膜质量的影响

利用射频等离子体辅助分子束外延(RF-MBE), 通过在蓝宝石(0001)衬底上预先沉积金属Ga薄层的方法生长出了高质量的ZnO单晶薄膜. 这个Ga薄层的引入完全抑制了导致ZnO薄膜质量下降的旋转畴和倒反畴的形成. 反射式高能电子衍射(RHEED)原位观察以及高分辨X射线衍射(HRXRD)、透射式电子显微(TEM)和会聚束电子衍射(CBED)测试表明, 该薄膜具有很高的晶体质量和单一Zn极性. 详细讨论了Ga浸润层在ZnO的极性选择以及缺陷密度的减少等方面所起的作用, 并通过一个双层Ga原子模型分析了单一极性生长的机理.

m面蓝宝石上ZnO/ZnMgO多量子阱的制备及发光特性研究

利用等离子体辅助分子束外延设备(P-MBE)在m面的蓝宝石(m-Al2O3)衬底上制备了ZnO/Zn0.85Mg0.15O多量子阱.反射式高能电子衍射谱(RHEED)图样的原位观察表明,多量子阱结构是以二维模式生长的.从光致发光谱中可以看到ZnO/Zn0.85Mg0.15O多量子阱在室温仍具有明显的量子限域效应.在290K时阱宽为3nm的ZnO/Zn0.85Mg0.15O量子阱的发光峰位于3.405eV,通过变温发光谱研究了ZnO/Zn0.85Mg0.15O多量子阱的发光来源,在较低温度下为ZnO束缚激子辐射复合,而在较高温度下发光以自由激子为主.3nm的ZnO/Zn0.85Mg0.15O多量子阱束缚能为73meV.

半导体与微电子技术

0810 半导体物理 0500295氮对 InyGal-yAsl-xNx-GaAs 量子阱能带结构和材料增益的影响=Effect of Nitrogen on the Band Structureand Material Gain of InyGal-yAsl-xNx-GaAs QuantumWells〔刊,英〕/J.M.Ulloa,J.L.Sanchez-Rojas//IEEEJournal of Selected Topics in Quantum Electronics.—2003,9(3).—716-722(E)