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。

MBE高掺杂n-GaAs:Si和p-GaAs:Be的光致发光谱

我们对MBE高掺杂的n-GaAs∶Si和p-GaAs∶Be进行了光致发光研究,详细比较了高掺杂n-GaAs和p-GaAs在光谱线型,峰值半宽,峰值位置等方面的差异,以及两者的发光与温度的关系.由分析得出,对于高掺杂的n-GaAs,填充在导带内较高能态(K≠0)的电子与价带顶(K=0)空穴的非竖直跃迁是主要的发光过程.而对于高掺杂的p-GaAs,则是以导带底附近(K(?)0)的电子和价带顶附近(K(?)0)的空穴竖直跃迁为主要发光过程.

MBE生长轻掺硅GaAs材料光荧光谱杂质特性研究

采用低温光荧光谱测试方法，研究了ＭＢＥ生长的轻掺硅ＧａＡｓ材料的杂质特性，并结合Ｈａｌｌ测量结果，讨论了ＭＢＥ关键生长条件Ⅴ／Ⅲ束流比等对Ｓｉ在ＧａＡｓ中掺杂特性的影响，研究表明掺杂元素Ｓｉ在ＧａＡｓ中起两性（施主或受主）杂质作用，适当提高Ⅴ／Ⅲ束流比可以抑制Ｓｉ的自补偿效应，从而减小载流子的补偿度，进一步提高迁移率。通过优化生长条件，本实验已获得了杂质浓度小于１０１２ｃｍ－３，７７Ｋ下迁移率大于１．６×１０５ｃｍ２／Ｖ·ｓ的高纯、高迁移率ＧａＡｓ材料。

应用L-MBE方法制备ZnO薄膜的结构和光学特性

用激光分子束外延(Laser Molecular Beam Epitaxy,L-MBE)设备在p型Si(111)衬底上制备了不同衬底温度和不同氧压的ZnO薄膜,用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)分别对薄膜的结构和形貌进行了分析,用He-Cd激光(325nm)激发的光致发光测试系统对薄膜进行了荧光光谱分析。研究发现,在衬底温度为400℃,氧压1Pa左右所制备的ZnO薄膜表面比较均匀致密,晶粒生长较充分,有较高的结晶质量和发光强度。ZnO薄膜的近带边发射与薄膜的结晶质量和化学配比均有关系。

MBE自组织生长多层竖直自对准InAs量子点结构的研究

利用ＭＢＥ方法在（００１）ＧａＡｓ衬底上生长了多层竖直自对准ＩｎＡｓ量子点结构．透射电子显微镜的观察表明，多层量子点成一系列柱状分布．同单层量子点相比，多层量子点的光荧光谱线发生红移．这表明由于量子点中载流子波函数的扩展和交迭，柱中量子点之间有耦合现象发生．

MBE生长GaAlAs/GaAs量子阱激光器材料的光谱和结构特性研究

本文用低温光致荧光 (PL )谱及 X射线双晶衍射方法对 MBE方法生长的 Ga Al As/Ga As(1 0 0 )量子阱结构材料进行了测试分析。结果表明 ,在材料生长过程中 ,深能级的引入严重影响了材料的光学特性及界面完整性。通过改变衬底温度、 / 速流比等实验条件 ,得到了质量较好的材料 ,低温光致荧光峰的半峰宽达到 1 .7me V,双晶衍射峰的半峰宽为 9.6 8″.同时对实验样品的双晶衍射回摆曲线中干涉条纹及峰的劈裂现象进行了理论分析 ,并利用 PL谱将深能级对材料、器件性能的影响做了有益的讨论。

MBE制备GaN纳米柱阵列的光学特性

使用U-4100紫外可见光光度计和QM40稳态/瞬态荧光光谱仪分别对不同V/Ⅲ比分子束外延(MBE)制备的GaN纳米柱阵列进行了测试,分析了V/Ⅲ比对GaN纳米柱表面形貌及发光特性的影响。反射光谱、透射光谱和室温稳态光致发光光谱结果表明:MBE制备的GaN纳米柱阵列其V/Ⅲ比直接影响纳米柱的带边发光、黄带发光、蓝带发光和光吸收等光学特性。当波长为480 nm蓝光段时,纳米柱有最强的反射能力。纳米柱V/Ⅲ比为6∶1时反射率峰值最大,约为55%,且峰值随V/Ⅲ比的变化交替变化。纳米柱V/Ⅲ比为8∶1时透射率最大。纳米柱V/Ⅲ比为10∶1时黄带发光几乎消失,且365 nm附近的带边发光和440 nm附近的蓝带发光增强。拟合结果中370 nm为主要的带边发光峰。

MBECdTe／GaAs光致发光研究

在１０Ｋ低温下对分子束外延（ＭＢＥ）生长的ＣｄＴｅ（１１１）Ｂ／ＧａＡｓ（１００）／ＣｄＴｅ（２１１）Ｂ／ＧａＡｓ（２１１）Ｂ外延膜进行了光致发光（ＰＬ）测量，得到了ＰＬ谱和带边激子辐射的精细结构．计算得到束缚激子的半峰宽（ＦＷＨＭ）分别为０．２～０．ｓｍｅＶ和１～２ｍｅＶ．实验结果表明外廷膜的质量和生长工艺均良好．

MBE生长的GaN的物性

用分子束外延技术制备了厚度为0.8μm的GaN样品。采用反射高能电子衍射、原子力显微镜和高分辨率X光衍射仪对样品进行了表征分析。研究发现:样品中刃位错密度为2.2×1010cm-2,比螺位错密度高1个数量级;室温光致发光的研究发现很强的带边峰,黄带和蓝带发光比带边峰强度要低1～2个数量级;室温霍尔测量发现迁移率为129 cm2/v.s,载流子浓度为2.421×1014cm-3。实验结果表明,采用MBE方法生长的GaN能有效降低背景浓度,但是晶体质量较差,位错密度较高。

高Al组分AlGaN的MBE生长及表面活性机理

采用分子束外延(MBE)方法制备了高质量的高Al组分AlGaN薄膜,在室温下获得了266 nm波长的深紫外发光。利用原位监控系统,结合原子力显微镜(AFM)和变温光致发光(PL)谱研究了生长前端的Ga原子的表面活性作用对AlGaN薄膜的生长模式、表面形貌和光学性质的影响,并通过二次离子质谱仪(SIMS)探究了生长温度与p型AlGaN Mg掺杂浓度的变化关系及内在机理。结果显示,Ga原子不仅参与AlGaN的结晶,而且在薄膜生长和Mg掺杂中发挥着表面活性剂的作用,能够促进Al原子的迁移与并入。Ga原子作为表面活性剂有利于AlGaN薄膜进行二维层状生长,改善AlGaN薄膜的表面形貌和光学特性;它还能够提高Al原子的并入效率,使AlGaN薄膜具有更短的发光波长。此外,适当降低p型AlGaN薄膜的生长温度,能减少Mg原子脱吸附并增强Ga原子的表面活性剂作用,从而提高Mg的掺杂浓度。

Si衬底和Si-SiO_2-Si柔性衬底上的GaN生长

使用MBE方法在Si(111)衬底和Si SiO2 Si柔性衬底上生长了GaN外延层 ,并对在两种衬底上生长的样品进行了对比分析 .在柔性衬底上获得了无裂纹的外延层 ,其表面粗糙度为 0 6nm .研究了GaN外延层中的应力及其光学性质 ,光致发光测试结果表明柔性衬底上生长的外延层中应力和杂质浓度明显低于直接生长在Si衬底上的样品的值 .

Mg_xZn_(1-x)O合金的相结构转变和光学性质

利用等离子辅助分子束外延(P-MBE)技术,在蓝宝石c-平面上外延生长了MgxZn1-xO(0≤x≤0·65)合金薄膜,其x值分别为0,0·11,0·28,0·44,0·51和0·65.X射线衍射测量表明,随着x增加到0·28,只在2θ为34·46～34·67°的位置观察到(002)衍射峰,表明样品为单一六角纤锌矿结构的MgZnO合金.当x值增加到0·44时,观察到了MgxZn1-xO的相分离.当x值增加到0·65时,MgZnO合金完成了从单一六角纤锌矿结构向立方向结构的转变.通过对样品的光致发光谱、吸收谱的测量,详细研究了上述样品的相结构转变对其光学性质的影响.

Mg_xZn_(1-x)O单晶薄膜的结构和光学性质

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MgxZn1 xO合金薄膜。在0≤x≤ 0 2范围内薄膜保持着ZnO的纤锌矿结构不变。X射线双晶衍射谱的结果表明生长的样品是单晶薄膜。据布喇格衍射公式计算得到 ,随着Mg含量的增加 ,薄膜的晶格常数c由 0 5 2 0 5nm减小到 0 5 1 85nm。室温光致发光谱出现很强的紫外近带发射 (NBE)峰 ,没有观察到深能级 (DL)发射 ,且随着Mg的掺入量的增加 ,紫外发射峰有明显的蓝移。透射光谱的结果表明 ,合金薄膜的吸收边随着Mg离子的掺入逐渐向高能侧移动 ,这与室温下光致发光的结果是相吻合的 ,并计算出随着x值增加 ,带隙宽度从 3 338eV逐渐展宽到3 6 82eV。通过研究Mg0 1 2 Zn0 88O样品的变温光谱 ,将紫外发射归结为束缚在施主能级上的束缚激子发射。并详细地研究了在整个温度变化过程中 ,束缚激子的两个不同的猝灭过程以及谱线的半峰全宽与温度变化的关系。

低温下分子束外延生长GaAs的光致发光研究

研究了低温下分子束外延生长ＧａＡｓ（ＬＴＧ－ＧａＡｓ）样品的稳态和瞬态发光．从２００℃生长的样品中可测到很弱但清晰可辨的稳态发光峰，峰的能量位置相对于体ＧａＡｓ激子峰有一定蓝移．此外，发现在体ＧａＡｓ上生长ＬＴＧ－ＧａＡｓ薄膜可大大减小体ＧａＡｓ衬底材料中本征发光的衰减时间，但对（ｅ，Ａ°）发光影响不大．用上转换方法对退火和未退火ＬＴＧ－ＧａＡｓ样品瞬态发光进行了测量，获得了关于ＬＴＧ－ＧａＡｓ中复合中心和陷阱中心的信息．

GaAs基共振隧穿二极管的研究

对GaAs基共振隧穿二极管(RTD)进行了研究,首先用分子束外延(MBE)方法进行A lAs/GaAs/InGaAs双势垒单势阱材料结构的生长。接着用常温光致荧光(PL)方法对结构材料进行了测试分析,其结果显示,较好的外延结构材料的PL谱线半峰宽达到62.6 nm。最后通过制成RTD器件对材料进行验证,器件测试结果表现出良好的直流特性。

嵌入在Si衬底上的分子束外延GaAs层的微区喇曼和光致发光分析

对分子束外延生长的嵌入在Si衬底上的边长为20—150μm正方形GaAs层微区进行了微区喇曼和光致发光分析。发现微区GaAs层的喇曼散射谱和光致发光谱与普通平面Si片上生长的GaAs层的基本相同,证实嵌入式生长可以得到与通常平面生长基本相同的质量。仔细的分析表明随着微区尺寸的减小GaAs层的无序程度有少许增长。

杂质对生长SiGe／Si量子阱发光材料的影响

发现Ｓｉ源和Ｇｅ源中的深能级杂质是影响ＳｉＧｅ／Ｓｉ量子附带过激子发光的主要因素．研究了在低阻衬底上外延、在量子阱中重掺Ｓｂ或顶层中重掺Ｂ都将减弱甚至淬灭量子阱的带边激子发光．

快速热退火对GaInNAs/GaAs单量子阱反常温度特性研究

分析了MBE生长的GaInNAs/GaAs单量子阱样品的光致荧光谱 (PL) ,细致地研究了在弱激发功率下GaInNAs/GaAs样品的发光峰位的S 型反常温度依赖关系。并对材料进行了退火处理 ,结果发现退火有效地改善材料的发光特性 ,并且会造成S 型的转变温度降低 ,从而说明退火可以有效地减少局域态。