使用Pb_(1-x)Ge_xTe材料提高红外薄膜光学器件温度稳定性

提高薄膜光学器件温度稳定性的一条途径是根据光学薄膜器件的稳定性理论 ,选择两种具有相反折射率温度系数的材料组成膜系 ,使材料随温度变化引起的位相变化相互抵消。但很难找到折射率温度系数可以完全相互抵消的两种材料 ,因此有必要找到一种折射率温度系数可以调节的材料。研究表明 :红外长波材料 Pb1-x Gex Te的折射率温度系数可以随 Ge组分 x的改变而改变。研究结果证明使用 Pb1-x Gex Te材料 ,薄膜光学器件温度稳定性得到了很大的提高。

磁控溅射法制备的CZGe_xT_(1-x)S薄膜的光电性能研究

用先磁控溅射多层金属膜预置层后硫化的方法成功制备出CZGe_xT_(1-x)S薄膜,并主要研究了Ge含量对于该薄膜光电学性能的影响。分别采用X射线衍射仪、X射线能量色散谱仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜,紫外-可见-近红外分光光度计和霍尔效应测量仪对不同Ge含量的CZGe_xT_(1-x)S薄膜的物相结构、元素比例、表面形貌、光学带隙以及电学性能进行了表征与分析。结果表明随着Ge含量的升高,晶粒尺寸不断长大,光学带隙从1.52上升至2.12 e V。同时,Ge替换Sn可减少薄膜内的缺陷,所制备的CZGe S薄膜的载流子浓度与迁移率分别为1.99×1018cm-3与9.712 cm2/Vs。

分子束外延制备稀铁磁性Mn_xGe_(1-x)量子点研究进展

稀磁半导体(Diluted magnetic semiconductors,DMSs)能同时利用电子的电荷和自旋特性,从而具有了半导体材料和磁性材料的双重性能,它利用载流子及其自旋,使自旋电子器件应用于信息存储、传输、处理成为可能。因而,作为微电子产业的重要组成部分,Mn掺杂的Ge量子点(Quantum dots,QDs)稀铁磁性半导体材料由于具备与当今Si基微电子学技术的兼容性以及具有比Ⅲ-Ⅴ族DMSs更高居里温度(Curie temperature,T_C)的可能性而引起广泛关注。制备的Mn_xGe_(1-x) QDs自旋电子器件具备小尺寸、低能耗、数据处理快、集成度高、稳定性好等优异性能,对未来自旋电子器件的发展起到举足轻重的作用。虽然,由Mn掺杂的Ⅳ族Mn_xGe_(1-x) QDs DMSs材料被认为是实现室温可操控性电子自旋器件以及可控铁磁性能的理想材料候选者。但想要制备高性能、高稳定性的Mn_xGe_(1-x) QDs DMSs材料依旧面临诸多挑战。其一,虽然通过提高基质中磁性掺杂剂的浓度可以使系统获得高的T_C,但Mn掺杂剂在Ge中的极限溶解度值远低于致使系统获得高T_C的掺杂剂浓度值;其二,Ge_(1-x)Mn_x QDs中高的Mn掺杂浓度容易导致金属间析出相(如:Mn_5Ge_3和Mn_(11)Ge_8)的形成;其三,Mn掺入到Ge QDs中需要低的生长温度和低的表面扩散率,而QDs的自组装生长总是需要高的生长温度和高的表面扩散率,即实现更高的亚稳态掺杂水平可能是增强DMSs的T_C的主要限制因素;其四,铁磁性和高T_C的起源和增强机制的理论解释仍不明确,值得深入探究。因此,近年来研究者们主要从选择合适的生长参数,优化Mn_xGe_(1-x) QDs薄膜的制备工艺方面不断尝试,并取得了丰硕的成果。其一,Mn_xGe_(1-x) QDs的T_C提高至400K以上;其二,明确了金属间析出相(Mn5Ge3和Mn11Ge8)的T_C分别为296K和270K,其T_C趋于室温;其三,发现了电场控制铁磁性能和磁运输性能,首次将电场控制铁磁性温度提高至300K,并将其归结为量子限制效应;其四,由于Mn_xGe_(1-x) QDs中量子效应的存在,硼(B)的调制掺杂可以增加Mn_xGe_(1-x) QDs中的空穴浓度,从而增强其T_C。本文归纳了Mn_xGe_(1-x)稀铁磁性半导体材料的研究进展,重点归纳了分子束外延(Molecular beam epitaxy,MBE)制备稀铁磁性Mn_xGe_(1-x) QDs的研究进展。并分别介绍了各生长参数对Mn_xGe_(1-x) QDs的形态及其磁性能的影响。分析了目前研究中仍待解决的难点,展望了该材料在微电子领域的应用前景。

Microstructural Probing of (1-x) GeS_(2-x)Ga_2S_3 System Glasses By Raman Scattering

Roman scattering measurement of （ 1 - x ） GeS2-x Ga2S3 system glasses was conducted in order to understand the microstructural change caused by the addition of Ga2S3 . According to the change of Raman spectra with the addition of Ga2S3, two main structural transformations were deduced ： the gradual enhancement of ethane- like structural units S3 Ge- GeS3 （ 250 cm ^- 1） and S3 Ga- GaS3 （270 cm ^- 1 ） and the appearance of charge imbalanced units [ Ga2 S2 （ S1/2 ）4 ]^2- and [Ga（ S1/2 ）4 ]^- . And this change of structural aspect seems to give as a clue to understanding the cause of the increased rare-earth solubility.

放电等离子烧结Gd/Gd_5Si_2Ge_2复合材料磁热效应研究

以高纯钆和Gd5Si2Ge2合金为原料,采用放电等离子烧结技术制备了两组元Gdx(Gd5Si2Ge2)1-x(x=0,0.33,0.5,0.7,1)层状复合磁制冷材料.通过自制的磁热效应测量仪器直接测量了复合材料在外加磁场1.5 T下的磁热效应(ΔTad).随着复合比例的变化,材料的最大绝热温变(ΔTad)从x=0.3时的1.6 K增加到x=0.7时的2.0 K,而最大绝热温变峰的位置从286K变到了293 K.同时,与单组元的Gd5Si2Ge2合金相比,随着钆的含量增加时,复合材料的最大绝热温变峰变宽.当x=0.7时,层状复合磁制冷材料在外加磁场1.5 T下的最大绝热温变(ΔT)在260-310K范围里从1.1 K变到2.0 K,这种材料非常适合作为室温磁制冷材料.

Ge/Si_(x)Ge_(1-x)衬底620 nm半导体激光器的特性

短波长红光激光是激光显示、生物医学等应用领域急需开发的一种新波段光源。基于Ge/Si_(x)Ge_(1-x)衬底设计并模拟分析了一种波长为620 nm的红光半导体激光器。该激光器使用Ge衬底以及Si_(x)Ge_(1-x)基体层,通过改变Si_(x)Ge_(1-x)层中的Si摩尔分数调整激光器结构中每层AlGaInP系材料的晶格常数,从而实现高Ga摩尔分数的GaInP量子阱并将GaInP量子阱的激光波长缩短至620 nm。通过计算SiGe、AlGaInP系材料的物理参数,研究了GaInP量子阱有源区结构和Si_(x)Ge_(1-x)基体层组分对输出特性的影响规律,优化了激光器的结构参数。模拟结果表明,298 K温度下设计的激光器输出波长为620 nm,阈值电流为0.58 A,输出功率为1.20 W,转换效率为38.3%。

Ge_xSi_(1-x)/Si和Ge/Si应变层超晶格

ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ和Ｇｅ／Ｓｉ应变层超晶格是半导体超晶格中新发展起来的一种类型．本文简要地介绍了这类超晶格在生长和物理特性方面的一些基本问题，列举了它在器件应用方面的例子．给出了共度生长时超晶格的临界厚度值，超晶格中ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金层能隙随成分的变化，以及界面处的能带失配值等．最后介绍了由Ｇｅ，Ｓｉ原子层有序排列而组成的新晶体．

张应变Ge(1-x)Snx合金导带结构调控

采用形变势理论系统地研究了(001)、(110)、(111)晶面双轴张应变以及[001]、[110]、[111]晶向单轴张应变Ge(1-x)Snx导带结构。结果表明:在(001)、(110)晶面施加双轴张应变以及[001]晶向施加单轴张应变时,直接带隙Γ能谷的下降速度快于间接带隙L能谷;在(111)晶面施加双轴张应变以及[110]、[111]晶向施加单轴张应变时,间接带隙L能谷的下降速度快于直接带隙Γ能谷。因此,可利用(001)、(110)晶面双轴张应变以及[001]晶向单轴张应变实现通过减小Sn的组分将Ge(1-x)Snx合金调控为直接带隙材料的目的。相关结论可为Ge(1-x)Snx合金的实验制备及器件仿真等提供关键参数和理论指导。

微下拉法生长炉研制及其在BGSO混晶生长上的应用

基于垂直凝固原理设计并研制了适合中低温晶体生长的微下拉法生长炉。采用该生长设备成功生长出不同掺杂浓度的锗硅酸铋纤维晶体,讨论了工艺参数以及掺杂浓度对晶体生长的影响,所得纤维晶体的最大长度达到195 mm。测试了晶体XRD和发射光谱。结果表明,随着SiO_2含量增加,Bi_4(Ge_(1-x)Si_x)_3O_(12)单晶的晶胞参数随着Si含量增加而减小,而Si掺杂使晶体主发射峰轻微地向短波方向移动。