淀积在不同小倾角蓝宝石衬底的n型GaN的研究

采用金属有机物化学淀积技术在不同倾角(0°—0.3°)的蓝宝石衬底上外延n型GaN.通过原子力显微镜观察到n型GaN均呈台阶流生长模式,0.2°和0.3°倾角衬底的n型GaN表面台阶朝向相同、分布均匀,明显地看到在0°倾角衬底的n型GaN表面由台阶重构直接导致的台阶朝向随机分布、疏密不匀的形貌.电子背散射分析表明,在0°倾角衬底的n型GaN外延层的应力随外延厚度增加而增加,而0.2°和0.3°倾角衬底的n型GaN外延层的应力没有明显的变化.电学和光学特性研究表明,0.2°和0.3°倾角衬底的n型GaN有较高的电子浓度和较低的黄光带与近带边强度之比.

复合布拉格反射镜高亮度AlGaInP发光二极管

采用光学薄膜理论中干涉矩阵模型计算了峰值波长为630nm的AlGaInP红光LED的Al0·6Ga0·4As/AlAs材料的常规DBR和复合DBR的反射谱特性,用LP-MOCVD方法生长了模拟设计的DBR结构,测量了其白光反射谱,实验与模拟结果基本符合.制备了采用Al0·6Ga0·4As/AlAs复合DBR的LED器件,未封装输出光功率为2·3mW,外量子效率为5·6%,发光效率可达12lm/W,比常规DBR器件提高了35%.验证了复合DBR与常规DBR相比,可以大幅度提高AlGaInP红光LED的出光效率.

p型氮化镓不同掺杂方法研究

采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)技术,对p型GaN∶Mg的均匀掺杂,delta掺杂和生长停顿掺杂3种不同掺杂方法的外延片研究,通过对电学的、光学的、表面形貌分析表明,生长停顿方法的外延片有较好的晶体质量,但因生长停顿过程中引入额外杂质增加自补偿效应;delta掺杂方法明显提高了空穴浓度,降低了电阻率,提高空穴迁移率,取得较好的表面形貌。

新型半导体纳米材料的主要制备技术

简要论述了半导体纳米材料的发展历史及其特点,着重讨论了当前国内外主要的几种半导体纳米材料的制备工艺技术,包括溶胶-凝胶法、微乳液法、模板法、基于MBE和MOCVD的纳米材料制备法、激光烧蚀法和应变自组装法等,并分析了以上几种纳米材料制备技术的优缺点及其应用前景。

GaN基材料及其外延生长技术研究

介绍了GaN基材料的基本特性、三种主要外延生长技术(MOCVD、MBE、HVPE)、衬底材料的选择及缓冲层技术;分析得出目前存在的GaN体单晶技术不完善、外延成本高、衬底缺陷及接触电阻大等主要问题制约了研究的进一步发展;指出今后的研究重点是完善GaN体单晶材料的生长工艺,以利于深入研究GaN的物理特性及有效地解决衬底问题,研究缓冲层的材料、厚度、组分等以提高GaN薄膜质量。

InGaAs/AlGaAs量子阱中量子尺寸效应对PL谱的影响

本文采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法设计并生长了两组InGaAs/AlGaAs应变多量子阱,量子阱的厚度分别为3nm和6nm,对其光致发光谱(PL)进行了研究,二者的发光波长分别为843nm和942nm,用有限深单量子阱理论近似计算了由于量子尺寸效应和应变效应引起的InGaAs/AlGaAs量子阱带隙的改变,这解释了两组样品室温下PL发射波长变化的原因。

808nm大功率连续半导体激光器研究

利用金属有机化学气相淀积(MOCVD)技术,生长了AlGaInAs/AlGaAs分别限制压应变单量子阱材料,利用该材料制成3mm宽、填充因子20%的半导体激光器阵列(版型100μm/500μm,6个发光单元),通过腔面反射率设计确定了最佳反射率,采用CS载体标准封装。在输入电流8A、水冷19℃条件下测试,输出功率达到8.4W,阈值电流为1.8A,斜率效率为1.26W/A,功率转换效率为59.4%,波长为805.7nm,光谱半宽为1.8nm;输入电流12A时,输出功率达到13W,斜率效率为1.22W/A,功率转换效率为58.9%,波长为807.9nm,光谱半宽为2.0nm。

低阈值980nm单模半导体激光器

通过数值模拟和实验手段相结合的方法,优化了980 nm单模半导体激光器结构。给出了一种通过计算脊波导单模激光器的光场和电流场的匹配关系来预测芯片阈值电流变化规律的方法。采用金属有机物化学气相淀积方法生长了带有腐蚀停止层的Al Ga As/In Ga As量子阱结构激光二极管外延片,通过腐蚀停止层实现了对芯片脊波导深度的精确控制,芯片的一致性显著提高。980 nm单模半导体激光器芯片的阈值电流为11 m A,在注入电流为100 m A条件下,其光功率为93 m W,快慢轴方向远场发散角分别为40°和8°。

MOCVD生长不同Al组分AlGaN薄膜

本文研究了利用金属有机物化学汽相淀积系统(MOCVD)生长高质量不同A l组分A lxGa1-xN薄膜(0.13<x<0.8)。扫面电子显微镜(SEM)照片表明生长的A lN插入层有效地调节了A lGaN层与GaN支撑层的应力,使A lGaN表面平整无裂纹,原子力显微镜(AFM)测量得到所有A lGaN薄膜粗糙度均小于1nm。通过原位干涉谱发现,A lGaN薄膜生长速率主要由Ga流量大小控制,随A l组分升高逐渐降低。利用X射线衍射和卢瑟福背散射(RBS)两种方法确定A lGaN薄膜的A l组分,发现A l组分与摩尔比TMA l/(TMGa+TMA l)关系为线性,说明在优化的生长条件下,A l原子与NH3的寄生反应得到了有效的抑制。

利用低温插入层改善GaN外延层晶体质量研究

采用MOCVD系统在蓝宝石衬底上生长了GaN外延薄膜,在高温GaN生长中插入了低温GaN。通过改变低温GaN的生长温度和/比得到不同样品。对样品薄膜进行了高分辨X射线衍射(HRXRD)和光致发光谱(PL)测试,PL半峰宽变化不大,XRD半峰宽有明显变化。实验结果表明,低温GaN缓冲层可以使后续生长更好,达到二维生长模式,并且合适的低温生长条件可以明显改善GaN外延层的结晶质量,降低位错密度。

镁流量对MOCVD生长的P型GaN薄膜特性的影响

利用MOCVD生长了不同Mg流量的P型GaN样品。研究了Mg流量对MOCVD生长的P型GaN薄膜的电学特性、表面形貌及晶体质量的影响。结果表明利用MOCVD制备高质量的P型GaN薄膜,Mg流量应处于一个合适的范围,Mg流量过低,薄膜的空穴浓度低,电学特性不好;Mg流量过高,则会产生大量的缺陷,晶体质量与表面形貌变差,Mg的活化率也降低,并且自补偿效应更加严重,最终使得空穴浓度降低,电学特性变差。将优化的条件应用于蓝光发光管的外延生长,并制备了器件,在20mA的注入电流下,输出功率为6.5mW,正向压降3V,反向击穿电压为20V。

GaN薄膜表面形貌与AlN成核层生长参数的关系

采用金属有机物化学气相淀积技术生长了以AlN为成核层的GaN薄膜,研究了成核层生长时三甲基铝(TMAl)流量对最终GaN薄膜表面形貌的影响。研究结果表明,高质量的GaN薄膜只能在高TMAl流量下获得,采用充足的TMAl源才能形成满足需要的AlN成核点,这是生长高质量GaN薄膜的一个先决条件。

垂直式MOCVD中生长参数对GaN材料生长的影响

为了更好地研究GaN材料生长过程,笔者对一种垂直喷淋式金属有机物化学气相淀积系统生长GaN材料过程中反应物的传递和反应过程进行了模拟.模拟结果表明,反应室压力和进入反应室的气流速度对GaN的生长速率和厚度均匀性均有影响.随着反应气体进入反应室的速度升高,反应室内预反应会增强,GaN生长速率升高,同时GaN厚度的不均匀性也会升高;在同样的进气速率下,反应室压强减小,可在一定范围内提高GaN生长速率,但同时增加衬底中央区域厚度,导致厚度不均匀增加.

MOCVD生长温度控制p型InGaN形貌和电学特性提高LED光功率

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上生长了InGaN∶Mg薄膜,通过改变外延生长温度优化p型InGaN∶Mg表面形貌和电学特性。在800℃,InGaN的空穴浓度为1.9×1019cm-3,电阻率较低,通过原子力显微镜观察到粗化的样品表面有很多圆丘,其均方根粗糙度是所有样品中最高的,综合粗化的表面和优化电学特性的p-InGaN接触层的LED光功率提高23%。

制备GaN基材料的数值模拟研究进展

综述了紫外探测器的实际应用,特别介绍了紫外预警系统的作用原理;详细介绍了GaN基材料及其生长方法;对MOCVD法制备GaN基材料的过程做了详细描述,特别介绍了国内外MOCVD系统制备GaN基材料的数值模拟方法。

MOCVD制备AlGaN基多波段布拉格反射镜

利用金属有机物化学气相淀积系统(MOCVD)制备了AlGaN基多波段布拉格反射镜.多个布拉格反射镜的工作波长覆盖从蓝绿光至紫外范围,分别由多周期的双层结构GaN/AlN,Al0.3Ga0.7N/AlN,Al0.5Ga0.5N/AlN组成.这些多周期光学结构都生长在GaN支撑层上.AFM研究发现,这些布拉格反射镜具有平整光滑的表面,其粗糙度小于lnm;X射线衍射谱和截面透射电镜图片表明它们具有完整的周期重复性和清晰的界面.利用可见-紫外光谱仪研究这些布拉格反射镜的反射谱,发现反射率和半峰宽不仅与周期数有关也与两种材料的折射率系数差有关.

Al在生长InGaN材料中的表面活化效应

为了解决材料的界面平整度,改善材料的晶体质量,在Ⅲ-Ⅴ族氮化物(InGaN)材料的生长过程中,加入了Al掺杂剂。实验发现,InGaN材料的双晶衍射半宽从533 arcsec(非掺Al)下降到399 arcsec(轻掺Al),PL光谱半宽变窄,从21.4 nm(非掺Al)降为20.9 nm(轻掺Al)。研究结果表明,Al作为活性剂明显提高了InGaN材料质量,这将对改善LED和LD多量子阱材料和器件质量带来积极影响,目前还没有相关的文献报道。

InGaN∶Mg薄膜的电学特性研究

利用MOCVD生长了InGaN:Mg薄膜,研究了生长温度、掺Mg量对InGaN:Mg薄膜电学特性的影响。结果表明,空穴浓度随着生长温度的降低而升高。在相同的生长温度下,空穴浓度随掺Mg量的增加,先升高后降低。通过对这两个生长条件的优化,在760°C、CP2Mg与TMGa摩尔流量之比为2.2‰时制备出了空穴浓度高达2.4×1019cm-3的p-InGaN∶Mg薄膜。这对进一步提高GaN基电子器件与光电子器件的性能有重要意义。

Mg掺杂Al_(0.5)Ga_(0.5)N薄膜的发光性质研究

利用MOCVD技术在c面蓝宝石衬底上采用AlN缓冲层制备了Mg掺杂Al0.5Ga0.5N薄膜。采用CL测试方法研究了Mg掺杂对Al0.5Ga0.5N薄膜光学特性的影响。测量表明,Mg掺杂导致在Al0.5Ga0.5N薄膜的发光谱中出现了3.9eV的发光带,其发光机理为束缚的施主-受主对(DAP)间的辐射复合跃迁。

用于红外探测的短周期InAs/GaSb超晶格材料的生长

用金属有机物化学气相淀积法(MOCVD)在GaSb衬底上生长InAs/GaSb超晶格,探索了最佳的生长厚度,优化了各种生长参数,并且分析了源流量控制的重要性.得到的超晶格材料的光致发光(PL)谱、X射线双晶衍射图以及表面形貌图表明,生长的超晶格材料可以响应10μm的长波,且具有良好的表面形貌和外延层质量.