极性、半极性和非极性InN薄膜的MOCVD外延生长与表征

利用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)技术,在不同晶面的蓝宝石(Al2O3)衬底上实现了极性(0002)面、半极性(11-22)面和非极性(11-20)面InN薄膜的外延生长,并通过多种表征手段对三个不同极性面InN薄膜的结构和光学特性进行了系统研究。X射线衍射(XRD)曲线展示了(0002)、(11-22)和(11-20)面InN较强的衍射峰,表明InN薄膜具有较高的成膜质量。通过扫描电子显微镜(SEM)表面图发现,极性(0002)面InN的表面形貌较光滑,而半极性和非极性InN表面均存在未完全合并的孔洞。光致发光(PL)光谱展示,不同极性面InN的峰值能量在0.63 eV附近,并从极性、半极性到非极性逐渐红移。此外,可见-红外分光光度计测得的透射谱显示,极性(0002)面InN的吸收边约为0.85 eV,而半极性(11-22)面和非极性(11-20)面InN的吸收边约为0.78 eV,表明极性InN具有更大的斯托克斯位移。

MOCVD外延生长InN薄膜及其光学性质研究

本文通过添加InGaN垫层,利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法在GaN(0001)上外延生长了InN薄膜,研究了InN薄膜的外延规律及光学性质。研究发现,相对于GaN表面,在InGaN垫层上可以获得更高质量的InN。通过在InGaN垫层中采用适当的In组分(在本工作中为In_(0.23)Ga_(0.77)N),可以完全抑制InN生长过程中铟滴的形成,获得的InN表面形貌连续平整。采用光学显微镜、高分辨率X射线衍射(HR-XRD)、透射电子显微镜(TEM)、光吸收和室温光致发光等方法研究了InN的晶体结构和光学性质。HR-XRD的ω和ω-2θ扫描显示,InGaN垫层消除了In滴的衍射信号,并且ω扫描给出了150 nm的InN薄膜的(0002)半峰全宽为0.23°。TEM选区电子衍射发现,InN几乎是无应变的。室温下InN薄膜的光吸收和强光致发光结果表明,所制备的InN薄膜能带隙约为0.74 eV。本文还初步研究了InN的异常激发依赖性的光致发光行为,证明了InN材料的表面效应对辐射复合的强烈作用。

InN分凝的InGaN薄膜的光致发光与吸收谱(英文)

我们用低压MOCVD在蓝宝石衬底生长了InGaN/GaN外延层。用X射线衍射 (XRD) ,光致发光谱(PL) ,光吸收谱等测量手段 ,研究了InGaN的辐射发光机制。In组分利用Vegard定理和XRD测量得到。我们发现随着In组分的增加 ,在光吸收谱上发现吸收边的红移和较宽的Urbach带尾 ;PL谱中低能端的发射渐渐成为主导 ,并且在PL激发谱中InGaN峰也变宽。我们认为压电效应改变了InGaN的能带结构 ,从而影响了光学吸收特性。而在InN量子点中的辐射复合则是InGaN层发光的起源。

InN分凝的InGaN薄膜的光致发光与吸收谱

我们用低压MOCVD在蓝宝石衬底生长了InGaN/GaN外延层.用X射线衍射(XRD),光致发光谱(PL),光吸收谱等测量手段,研究了InGaN的辐射发光机制.In组分利用Vegard定理和XRD测量得到.我们发现随着In组分的增加,在光吸收谱上发现吸收边的红移和较宽的Urbach带尾;PL谱中低能端的发射渐渐成为主导,并且在PL激发谱中InGaN峰也变宽.我们认为压电效应改变了InGaN的能带结构,从而影响了光学吸收特性.而在InN量子点中的辐射复合则是InGaN层发光的起源.

InN材料及其应用

由于具有独特的本征特性,InN材料已经成为最近两年国际上最热门的研究材料之一。本文介绍了InN材料的基本性质,探讨了材料的生长技术和应用方向。最后给出了InN材料今后发展急需解决的问题以及未来的发展应用前景。

Si掺杂InN的电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势(PWP)方法,结合广义梯度近似(GGA)计算了Si掺杂的InN的电子结构和光学性质,包括能带结构、态密度、介电常数、吸收系数、反射和电子能量损失等.计算表明掺入Si后电子趋于深能级分布,介电函数虚部出现新峰、反射峰的强度有所增强,吸收边和电子能量损失谱有蓝移现象;这些变化与Si掺杂后引起电子密度改变有关.

InN薄膜的退火特性

对InN薄膜在氨气氛下的高温退火行为进行了研究.利用XRD,SEM和XPS对样品进行了分析.结果表明,InN薄膜的结晶质量和表面形貌并不随退火温度单调变化.由于高温退火时N原子的挥发,剩下的In原子在样品表面聚集形成In颗粒.当退火温度高于425℃时,In原子的脱吸附作用增加,从而导致样品表面的In颗粒在退火温度高于425℃时逐渐减少.XRD和SEM结果表明In颗粒密度最高的样品具有最差的结晶质量.这种现象可能是由于In颗粒隔离了其下面的InN与退火气氛的接触,同时,金属In和InN结构上的差异也可能在InN中导致了高密度的结构缺陷,从而降低了InN薄膜的结晶质量.

InN和GaN系衬底材料的研究和发展

InN和GaN是宽禁带半导体中最重要的光电子材料,但现在还存在一些技术上的困难阻碍了它们的研究进展,其中一个重要的问题就是缺少合适的衬底材料。虽然现在对衬底材料的要求相对降低了,但为了生长出高质量的外延薄膜,选择合适的衬底材料还是非常必要。本文针对目前使用的InN外延衬底材料分别进行了讨论,评价了它们的优缺点,指出目前实用的InN衬底材料是有限的,应用最多的还是蓝宝石衬底和MgAl2O4晶体,且MgAl2O4晶体比蓝宝石晶体更有前景。

不同价态Mn掺杂InN电子结构、磁学和光学性质的第一性原理研究

采用密度泛函理论体系下的广义梯度近似GGA+U平面波超软赝势方法,在构建了纤锌矿结构的InN超胞及三种不同有序占位Mn^(2+),Mn^(3+)价态分别掺杂InN超胞模型,并进行几何优化的基础上,计算了掺杂前后体系的电子结构、能量以及光学性质.计算结果表明:Mn掺杂后体系总能量和形成能降低,稳定性增加,并在费米能级附近引入自旋极化杂质带,体系具有明显的自旋极化现象.掺杂不同价态的Mn元素对体系电子结构和磁学性质产生了不同的影响.电子结构和磁性分析表明掺杂体系的磁性来源于p-d交换机制和双交换机制的共同作用,Mn^(3+)价态掺杂有利于掺杂体系的居里温度达到室温以上.与未掺杂InN相比,不同价态Mn元素掺杂后体系的静态介电函数显著增大,掺杂体系介电函数虚部和吸收光谱在低能区域出现了较强的新峰,分析认为这些新峰主要来自与费米能级附近自旋极化杂质带相关的跃迁.

InN材料及器件的最新研究进展

InN材料是性能优良的Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体材料,在光电子领域有着非常重要的应用价值,由此成为最近国际国内研究的热点。就InN材料的制备方法、p型掺杂、电学特性、光学特性、器件的研究应用以及国内研究的最新进展进行了综述。

InN纳米线材料的特性和制备技术

InN材料具有着巨大的应用潜力,伴随着本身特性的揭秘,已成为最近两年内最热门的研究材料之一．介绍了InN纳米线的基本特性,讨论了InN纳米线材料的制备技术及其应用．利用CVD法研制的GaN纳米线的直径已达到40-80 nm;长度可以达到1 000 nm;InN纳米线具有InN的六方纤锌矿结构,其PL谱具有宽的发射峰,谱峰中心位于1．85 eV．

在MOCVD系统中用预淀积In纳米点低温下合成生长InN

利用低压金属有机化学气相淀积(LP-MOCVD)系统,在(0001)蓝宝石衬底上采用预淀积In纳米点技术低温合成制备了立方相的InN薄膜。首先以TM In作源在蓝宝石衬底表面预淀积了一层金属In纳米点,然后在一定条件下合成生长InN薄膜。X射线衍射谱(XRD)和X射线光电子发射谱(XPS)显示适当的预淀积In不仅能够促进InN的生长,同时还能够抑制金属In在InN薄膜中的聚集。原子力显微镜(AFM)观察表明,金属In纳米点不仅增强了成核密度,而且促进了InN岛的兼并。自由能计算表明预淀积的In优先和NH3分解得到的NH与N基反应生成InN。我们认为这种优先生成的InN为接下来InN的生长提供了成核位,从而促进了InN的生长。

影响InN材料带隙的几个关键问题

确定了InN材料的带隙值并研究了影响InN材料带隙变化的导带电学结构和几个关键因素,以解释当前用不同方法生长不同质量的InN材料时出现的各种不同带隙值。用光致发光、光吸收和光调制反射方法测量确定InN材料的带隙值约为0.7eV;探讨了InN材料带隙与温度的函数关系,并分析了影响InN材料带隙的导带电学结构和有关因素。影响InN材料带隙的主要因素有Moss-Burstein效应、深能级俘获现象以及N∶In化学计量比等,得出在不同质量样品和不同生长条件下,3种因素均影响InN材料的带隙值,但所起的作用却不尽相同。

国际非专利药品名(INN)在我国生物制品命名领域的应用

目的:药品通用名称的命名是药品标准化管理的重要组成部分,不容忽视。本文概要介绍了国际非专利药品名(INN)的由来和组成,着重介绍了国际和我国生物制品通用名称命名的原则以及现状,讨论了INN用于我国生物技术制品通用名称命名的可行性和必要性。

压力对岩盐相InN电子结构和光学性质的影响

用基于密度泛函理论的第一性原理结合广义梯度近似研究了高压下盐岩相InN的电子结构和光学性质．计算得到的晶格常数与实验值非常吻合，并发现Г和X的带隙随压力增加而增大，而带隙存L点却并不明显．计算出Г点的带隙的压力系数是44meV／GPa．讨论计算得到的InN的光学性质，结合能带结构和电子态密度．

MOCVD生长的InGaN薄膜中InN分凝的研究(英文)

利用X射线衍射 (XRD)技术测量了MOCVD生长的InGaN薄膜中的InN分凝量。利用Vegard定理和XRD 2θ扫描测得实验的InGaN薄膜的In组分为 0 1～ 0 34。通过测量XRD摇摆曲线的InN( 0 0 0 2 )和InGaN( 0 0 0 2 )的积分强度之比测得InN在InGaN中的含量为 0 0 6 84 %～ 2 6 396 %。根据XRD理论 ,计算出InN和InGaN的理论衍射强度。InN含量在所有样品中均小于 3% ,这表明样品的相分离度比较低。还发现InN在InGaN薄膜中的含量与氮气载气流量和反应室气压明显相关。

Ⅴ/Ⅲ比和生长温度对RF-MBE InN表面形貌的影响

由于生长InN所需平衡氮气压较高,而且InN分解温度比较低,因此在生长InN时In原子很容易在表面聚集形成In滴,使InN外延膜的表面形貌变差,影响InN外延膜质量的提高.通过研究Ⅴ/Ⅲ比和生长温度对RFMBE生长InN外延膜表面形貌的影响,发现Ⅴ/Ⅲ比和生长温度对InN外延膜表面In滴的量有重要影响.通过选择合适的Ⅴ/Ⅲ比和生长温度,得到了表面平整光亮、无In滴的InN外延膜.

GaN缓冲层对生长InN薄膜的影响

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法生长六方相InN薄膜,利用氮化镓(GaN)缓冲层技术制备了高质量薄膜,得到了其能带带隙0.7eV附近对应的光致发光光谱(PL).通过比较未采用缓冲层,同时采用低温和高温GaN缓冲层,以及低温GaN缓冲层结合高温退火三种生长过程,发现低温GaN缓冲层结合高温退火过程能够得到更优表面形貌和晶体质量的InN薄膜,同时表征了材料的电学性质和光学性质.通过对InN薄膜生长模式的讨论,解释了薄膜表面形貌和晶体结构的差异.

MOCVD生长的InGaN薄膜中InN分凝的研究

利用X射线衍射(XRD)技术测量了MOCVD生长的InGaN薄膜中的InN分凝量.利用Vegard定理和XRD2θ扫描测得实验的InGaN薄膜的In组分为0.1～0.34.通过测量XRD摇摆曲线的InN(0002)和InGaN(0002)的积分强度之比测得InN在InGaN中的含量为0.0684%～2.6396%.根据XRD理论,计算出InN和InGaN的理论衍射强度.InN含量在所有样品中均小于3%,这表明样品的相分离度比较低.还发现InN在InGaN薄膜中的含量与氮气载气流量和反应室气压明显相关.