S-K方法外延GaN量子点的系统分析

利用S-K(Stranski-Krastanov)方法外延自组装GaN量子点会涉及到Ⅴ/Ⅲ比、生长中断、生长时间、生长流量、生长温度以及降温过程中的氨气流量等6个关键生长条件,通过调节这几个生长条件可以调控生长面的表面能和GaN沉积量,最终改变GaN量子点的形貌和密度。分析了S-K方法中各个生长条件对GaN量子点生长的影响及其起作用的内部机理,调节Ⅴ/Ⅲ比和生长中断时间可以改变生长面的表面自由能,内部机制主要在于Ga原子及GaN在表面的迁移作用和N原子对二者迁移的限制共同竞争;生长时间、流量和生长温度可以调节最终的GaN沉积量,改变生长温度可以影响沉积速率和迁移速率,但高温下GaN会与H2作用发生分解;降温过程中一定量的NH3氛围可以防止GaN量子点发生分解。最后,通过优化生长条件在MOCVD系统中找到了每个条件的生长窗口并获得了不同尺寸和密度的GaN量子点。其中温度生长窗口有两个,高温805℃生长的无帽层GaN量子点发光性能更为优良。

明渠流动S-K模型在具有垂直壁面的复式断面下的数值模拟

在具有垂直壁面的复式断面S-K模型数值计算中一般都是采用斜坡近似法,但该方法在滩槽交界面处的流速计算值与S-K模型解析解差别较大,为解决该问题,提出了结合解析解求解时拟定的边界条件的耦合迭代方法,该方法大大改善了斜坡近似法的不足,其数值模拟结果与S-K模型解析结果吻合良好,能够更为精确地计算棱柱体河槽深度平均流速分布和壁面切应力分布,可有效解决直立壁面边界速度突变的问题,对数值计算中类似问题的解决具有参考价值,也为S-K模型在实际工程中的广泛应用提供新的途径.