氮化蓝宝石衬底上GaN薄膜的微结构与光学性质

用透射电子显微镜 (TEM) ,X射线衍射(XRD)和光荧光谱 (PL)等测量手段研究了GaN薄膜的微结构和光学性质。样品是用光辐射加热MOCVD在蓝宝石衬底上制备的。随着衬底氮化时间的增加 ,扩展缺陷的密度显著增加。在位错密度增加一个数量级时 ,XRD摇摆曲线半宽度 (FWHM)由 1 1″增加到 1 5″,PL谱的黄光发射从几乎可忽略增加到带边发射强度的 1 0 0倍。结合生长条件 。

大功率白光LED的制备和表征

用 1mm× 1mm的大尺寸GaN基蓝光发光二极管 (LED)芯片和YAG∶Ce黄光荧光粉在食人鱼支架上封装大功率白光LED。其 2 0 0mA下的发光功率为 13.8mW ,约为相同LED外延片制备的普通尺寸LED的 10倍。同时改变注入电流 ,发现功率曲线直到 2 0 0mA仍没有出现饱和或下降的趋势 ,白光的色温从 5 30 0K下降至 4 80 0K。

GaN基白光LED的研制与特性

本文报导了通过低压金属有机物化学气相沉积(MOCVD)的InGaN/GaN量子阱蓝光发光二极管(LED)与钇铝石榴石(YAG)荧光粉结合而得的白光发光二极管(W-LED).在室温、正向电流20mA时,W-LED轴向亮度为170mcd,显色指数(CRI)达到82,色温(CCT)为7448K,CIE色坐标是(0.296,0.316),接近纯白色(0.33,0.33).随着注入电流的增强,测量并探讨了白光LED的发射光谱与发光强度的变化.

各向异性粘结稀土永磁材料研究

综述了作者课题组在各向异性Re-Fe-N(Re=Nd,Sm)和Re-Fe-B(Re=Nd,Pr)粘结永磁材料方面的研究结果。通过利用中子衍射、磁性测量、电镜等手段,紧密结合电子结构计算系统研究了磁性材料结构和性质的关系,阐明了间隙原子效应提高Re-Fe材料磁性的物理根源,提出了制备无缺陷单晶颗粒型各向异性永磁Re-Fe-N磁粉的技术路线,以此为指导,开发出了高性能各向异性Re-Fe-N磁性材料和磁体的产业化关键技术和设备,并建成了百吨级生产线。发现了织构型HDDR NdFe-B永磁粉形成的关键机制及其实现高矫顽力的方法,成功实现高性能HDDR(Pr,Nd)_2Fe_(14)B磁粉和高温度稳定性磁粉的稳定制备。研究了单相磁体和杂化磁体制备技术,制备了高性能的各向异性粘结磁体,为未来实现各向异性磁体大规模生产进行了积极的探索。

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。

X射线分析氢化物汽相外延法生长GaN薄膜

氮化物研究在90年代取得显著进步,成功制造出蓝色发光二极管和激光二极管.由于氮化镓与衬底(如:蓝宝石,碳花硅)间存在大的晶格常数和热膨胀系数失配,外延膜中有非常高的位错密度.研究氢化物汽相外延法生长的氮化镓膜中倾斜和扭转现象,并应用到以X射线摇摆曲线的半峰宽计算氮化镓膜中位错密度.Ф扫描曲线表征外延的氮化镓晶体六方对称性,而极图表明氮化镓膜中存在马赛克结构.计算出螺位错密度为:2.93×109cm-2和刃位错密度为:5.25×1010cm-2.

GaN基白光LED的研制与特性(英文)

本文报导了通过低压金属有机物化学气相沉积 (MOCVD)的InGaN/GaN量子阱蓝光发光二极管(LED)与钇铝石榴石 (YAG)荧光粉结合而得的白光发光二极管 (W LED)。在室温、正向电流 2 0mA时 ,W LED轴向亮度为 1 70mcd,显色指数 (CRI)达到 82 ,色温 (CCT)为 74 48K ,CIE色坐标是 ( 0 2 96 ,0 31 6 ) ,接近纯白色 ( 0 33,0 33)。随着注入电流的增强 ,测量并探讨了白光LED的发射光谱与发光强度的变化。

X射线分析氢化物汽相外延法生长GaN薄膜(英文)

氮化物研究在 90年代取得显著进步 ,成功制造出蓝色发光二极管和激光二极管。由于氮化镓与衬底(如 :蓝宝石 ,碳花硅 )间存在大的晶格常数和热膨胀系数失配 ,外延膜中有非常高的位错密度。研究氢化物汽相外延法生长的氮化镓膜中倾斜和扭转现象 ,并应用到以X射线摇摆曲线的半峰宽计算氮化镓膜中位错密度。Φ扫描曲线表征外延的氮化镓晶体六方对称性 ,而极图表明氮化镓膜中存在马赛克结构。计算出螺位错密度为 :2 93× 1 0 9cm-2 和刃位错密度为 :5 2 5× 1 0 10 cm-2 。

采用N_2-RF等离子体氮化GaAs(001)(英文)

研究了在MBE系统中 ,GaAs( 0 0 1 )表面的氮化过程。GaAs( 0 0 1 )表面直接和间接地暴露在等离子体激发的N2 气流下。两种氮化过程显示了完全不同的表面氮化结果。在打开N2 发生器挡板的情况下 ,氮化导致GaAs( 0 0 1 )表面损伤 ,并且形成多晶结构。当增加N2 气压时 ,损伤变得更严重。但是 ,在关闭N2 发生器挡板的情况下 ,在 5 0 0℃下 ,经过氮化将观察到 ( 3× 3)再构的RHEED花样 ,表面仍保持原子级的平整度。上述结果表明 ,不开N2 发生器挡板 ,低温 ( 5 0 0℃下 )氮化将在GaN外延生长之前形成平整的薄层c GaN。

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.

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.

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。

用Mg离子注入提高p型GaN的空穴浓度(英文)

研究了离子注入对金属有机化学气相淀积法生长的Mg掺杂GaN性质的影响。样品在 80 0℃退火 1小时后 ,我们获得了空穴浓度达 8 2 8× 1 0 17cm-3 的 p型GaN。这一结果可以用于GaN基器件的 p型层的欧姆接触。

用Mg离子注入提高p型GaN的空穴浓度(英文)

研究了离子注入对金属有机化学气相淀积法生长的Mg掺杂GaN性质的影响。样品在 80 0℃退火 1小时后 ,我们获得了空穴浓度达 8 2 8× 1 0 17cm-3 的 p型GaN。这一结果可以用于GaN基器件的 p型层的欧姆接触。

GaN基紫光LED的可靠性研究

测量了GaN 基紫光 LED 的光功率(P)在不同工作电流和环境温度(室温和60℃)下随时间的变化,研究了 LED 的可靠性．结果表明,紫光 LED 的功率在前48h 内迅速衰减,而在48h 后衰减速率减慢；与光功率的衰减规律相对应,其 I-V 曲线的变化显示反向漏电流和正向小电压下的电流都有明显的增加．对载流子的输运机制的分析表明,在 LED 的工作过程中,缺陷提供的辅助电流通道使载流子的辐射复合几率降低,LED 光功率下降．

图形化蓝宝石衬底上InGaN/GaN多量子阱发光二极管的光谱特性研究

运用电致发光(EL)和光致发光(PL)实验,分析了图形化蓝宝石衬底(PSSLEDs)和常规平面蓝宝石衬底(C-LEDs)InGaN/GaN多量子阱发光二极管的光谱特性。对比EL谱,发现PSSLEDs拥有更强的光功率和更窄的半峰宽(FWHM),说明PSSLEDs具有较高的晶体质量。其次,PSSLEDs的EL谱半峰宽随电流增加出现了更快的展宽,而这两种LED样品的PL谱半峰宽随激光功率增加呈现了基本相同的展宽变化,说明在相同电流下,PSSLEDs量子阱中载流子浓度更高,能带填充效应更强。另外,随着电流的增加,PSSLEDs和C-LEDs的峰值波长都发生蓝移,且前者的蓝移程度较小,结合半峰宽的对比分析,说明PSSLEDs量子阱中的极化电场较小。最后,对比了PSSLEDs和C-LEDs的外量子效率随电流的变化,发现PSSLEDs拥有更严重的efficiency droop,说明量子阱中极化电场不是导致efficiency droop的主要原因。

InGaN／GaN多量子阱蓝光发光二极管老化过程中的光谱特性

系统地研究了小注入电流(<4mA)下InGaN/GaN多量子阱结构蓝光发光二极管的发光光谱特性在老化过程中的变化。对比老化前后的电致发光(EL)光谱,发现在注入电流1mA下的峰值波长(peak wavelength)和半高宽(FWHM)随老化时间增加而减小,变化过程分两个阶段:前期(<100h)减小速度较快,而后逐渐变缓,呈现出与LEDs的发光光功率一致的变化规律,说明LEDs的等效极化电场在老化过程中减弱,这一变化和量子阱内缺陷的增加有明确的关系。通过电学特性测量发现同一结电压(Vj=1.8V)下的结电容Cj和由交流小信号I—V方法计算得到的注入电流1mA下的结电压Vj随老化时间增加而增大,明确了在同等小注入电流下量子阱内的载流子浓度随老化过程增加。分析表明在老化过程中InGaN/GaN多量子阱结构蓝光发光二极管量子阱内的缺陷及其束缚的载流子数量增加,形成了增强的极化电场屏蔽效应,减弱的等效极化电场导致了量子阱的能带倾斜变小,带边辐射复合能量增大,能态密度增多,对应的发光过程的峰值波长变短(蓝移),半高宽变窄。

退火对Mg离子注入p-GaN薄膜性能的影响

在用 MOCVD 方法生长的 p-GaN 薄膜中注入 Mg 离子,然后在 N_2气氛下在850～1150℃之间快速退火,研究了 Mg^+离子注入后样品退火前后的结构、光学和电学性质．结果表明,离子注入使 GaN 晶体沿着 a 轴和 c 轴方向同时膨胀．在离子注入后的 p-GaN 薄膜的拉曼散射谱中出现波数为300 cm^(-1)和360 cm^(-1)两个新峰,其强度随着退火温度而变化．这两个新峰分别对应于布里渊区边界的最高声学声子支的振动模式和局域振动模式．消除这两个损伤引起的峰的临界温度是不同的．注入剂量1×10^(14)cm^(-2)是一个临界值,对于注入剂量高于这个临界值的样品,高温退火不能使其晶体质量全部恢复．

超高时空分辨光谱学

结合作者工作介绍和总结了超高时间空间分辨光谱学及其在介观体系和纳米材料超快动力学研究中的应用.首先简述了扫描近场光学显微镜工作原理;然后介绍了结合近场显微镜和飞秒时间分辨光谱技术获得时空超高分辨光谱的方法;对其中的一些具体科学问题进行了分析;最后通过几个典型的例子说明了超高时空分辨光谱学的重要应用.