MOCVD外延生长AlGaAs组份的在线监测

利用反射各向异性谱( RAS)和反射谱在线监测了AlxGa1-xAs样品的金属有机化合物汽相淀积(MOCVD)外延生长过程.通过在线监测得到的RAS和反射谱可以敏感地反映出AlxGa1-xAs外延层组份发生的变化,从而优化外延生长工艺.实验表明,反射谱中的振荡周期可以在线计算组份和生长速率,利用反射谱中的振荡的第一个最...     

基于共振腔发光二极管的DBR温度特性研究

分布式布拉格反射镜（DBR）是共振腔发光二极管（RCLED）的主要组成部分,其温度特性对RCLED的性能有着重要影响。基于650 nm红光RCLED,设计出由Al0.5Ga0.5As和Al0.95Ga0.05As组成的DBR结构。首先通过AlxGa1-xAs材料折射率的色散关系分析温度对AlxGa1-xAs材料折射率的影响,进而模拟了DBR反射谱的温度特性,得到随着温度升高DBR反射谱红移的结论,温漂速率为0.048982 nm/℃。通过MOCVD制备出30对Al0.5Ga0.5As和Al0.95Ga0.05As组成的DBR外延结构,并对其进行反射谱测试,发现随着温度升高反射谱出现了红移现象,温漂速率为0.049277 nm/℃,与模拟结果相近,验证了温度升高导致反射谱红移结论的正确性。     

多层AlGaAs的时间分辨归一化反射率及 各向异性反射率谱在线监测及分析

通过光学在线监测技术对多层Al_xGa_1-xAs样品生长过程中的生长速率与表面结构进行了分析。描述了选取合适探测光子能量的方法并在线监测了样品生长过程中表面归一化反射率(Normalized Reflectance, NR)和各向异性反射率(Reflectance Anisotropy,RA)随生长时间的变化,得到了样品的时间分辨NR及RA曲线,利用光学干涉原理解释了NR曲线的振荡衰减特性。不同Al_xGa_1-xAs层NR曲线收敛值随Al组分的单调变化被认为是材料的折射率变化引起的,而RA值随Al组分的增加而增加说明Al原子的并入对表面光学各向异性有影响。通过拟合每一层材料的归一化反射谱振荡曲线得到了各层生长速率,与扫描电镜测试结果差别小于0.02 nm/s。对时间分辨RA曲线分析发现,生长温度对GaAs表面原子结构产生了影响。     

GaAs/AlxGa1-xAs量子阱能级结构设计与光谱分析

通过理论计算对用于量子阱红外探测器的GaAs/AlxGa1-xAs量子阱能级结构进行模拟设计,将不同生长结构的量子阱材料的光响应谱和光致荧光谱(PL)与计算结果进行比较.说明量子阱生长结构与量子阱能级结构的关系.欲使量子阱红外探测器的响应峰值在8μm附近,则需量子阱结构中阱宽为47nm,垒中Al含量为029.理论计算与测试结果符合得较好. 关键词：     

Al_xGa_(1-x)As:Si中DX中心的双极化子机制及统计分析

基于极化子和双极化子的物理图像,采用无拟合参数的巨正则统计方法计算了Si掺杂的AlxGa1-xAs的导带载流子浓度,计算得到的理论结果从高温到低温都与实验结果定量一致.计算证实了AlxGa1-xAs:Si中的DX中心的基态DX-是电子-晶格相互作用产生的负电双极化子.处于热平衡状态时,施主Si在AlxGa1-xAs中除了电离状态,处于不同晶格构型的单、双极化子态共存,低温时双极化子态被冻结;光照下发生持续光电导时,双极化子态变成单极化子态同时向导带释放一个电子,此过程伴随着进一步的晶格弛豫.理论与实验的对照说明单电子局域的DX0态在热平衡时并不能稳定存在,这和提出的双极化子机制是完全一致的.     

双异质结AlxGa1-xAs/GaAs发光管中与氧有关能级的测量

用DLTS和单次脉冲瞬态电容技术研究了液相外延生长的双异质结AlxGa1-xAs/GaAs发光管,掺Si的n-Al0.05Ga0.95As有源层中的深能级。着重分析了一个与氧有关的电子陷阱,其发射激活能为EC-ED=0.29eV。我们发现该电子陷阱随正向注入脉冲宽度tp的增加DLTS峰向低温移动,即在确定的温度下发射率随tp的增加而增加。用DLTS首次测得该能级的俘获瞬态谱,发现俘获峰随反向撤空脉冲宽度tR的增加向低温端移动,即在确定的温度下俘获率随tR的增加而增加,并且俘获激活能从△Eσ=0.28eV变化到0.26eV,用位形坐标图讨论了引起变化的原因。     

基于GaAs/Al_xGa_(1-x)As多量子阱光子晶体的窄带滤波器

讨论了利用GaAs/AlxGa1-xAs多量子阱构成的一维光子晶体实现窄带滤波的原理.研究了外加电场下GaAs/AlxGa1-xAs多量子阱的激子吸收所导致的反常色散行为.研究发现,在反常色散材料的共振频率附近,存在一个较强色散且吸收很小的区域,该区域内的色散可以在PCs的带隙中产生一个窄的通频带,其对应的最大透过率约为0.73,全固态滤光器的带宽约为4.9nm,并可利用外加电场进行调谐,这将为设计一种全新的固态滤波器提供指导.     

全光固体条纹相机的理论及其静态实验研究

全光固体条纹相机采用空间调制抽运光激发平板波导光偏转器,通过精确控制抽运光和信号光之间的时间延迟,实现对入射到波导芯层信号光的偏转扫描.它能有效解决传统变像管条纹相机因空间电荷效应造成的动态范围降低以及光电阴极材料在红外波段探测受限等问题,且结构简单,系统稳定性高,理论时间分辨率可达皮秒甚至亚皮秒量级.本文围绕全光固体条纹相机的核心部件—–AlxGa1-xAs/GaAs/AlxGa1-xAs平板波导光偏转器,研究了在带填充效应、带隙收缩效应以及自由载流子吸收效应作用下GaAs折射率的变化情况;在GaAs折射率变化达到0.01量级,信号光束斑大小和波导宽度之比p=0.5时,得到系统的理论时间分辨率为2 ps;按照静态实验条件求得的理论空间分辨率为17 lp/mm,实验结果显示其值为9 lp/mm.     

基于GaAs/AlxGa1-xAs多量子阱光子晶体的窄带滤波器

讨论了利用GaAs/AlxGa1-xAs多量子阱构成的一维光子晶体实现窄带滤波的原理.研究了外加电场下GaAs/AlxGa1-xAs多量子阱的激子吸收所导致的反常色散行为.研究发现,在反常色散材料的共振频率附近,存在一个较强色散且吸收很小的区域,该区域内的色散可以在PCs的带隙中产生一个窄的通频带,其对应的最大透过率约为0.73,全固态滤光器的带宽约为4.9 nm,并可利用外加电场进行调谐,这将为设计一种全新的固态滤波器提供指导.     

半导体/超晶格分布布拉格反射镜的特性研究

在n+ GaAs (10 0 )衬底上由分子束外延技术 (MBE)生长了以 [GaAs/AlAs]超晶格替代AlxGa1-xAs所形成的新型AlAs/ [GaAs/AlAs]半导体 /超晶格分布布拉格反射镜 (DBR) ,并对此DBR的光、电学特性进行了实验测量。从实验获得的DBR的反射谱中得出 ,其反射谱中心波长为 85 0nm ,19周期此DBR的峰值反射率高达 99 5 % ,反射带宽度为 90nm左右。与此同时 ,由自行设计的二次钨丝掩模质子注入形成 15× 15 μm2 正方形电流注入区对 p型DBR的串联电阻进行了测量 ,克服了化学湿腐蚀法中腐蚀深度不易控制及侧面同时被腐蚀的缺点。实验得出此 p型DBR的串联电阻仅为 5 0Ω左右。由此可见 ,此DBR在保持高的反射率的同时具有较低的串联电阻。最后 ,对DBR的串联电阻与温度关系的实验研究表明 ,此DBR的串联电阻受温度的影响不大。     

缓冲层InxGa1-xAs组分对In0.82Ga0.18As结晶质量和表面形貌的影响

采用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)技术,两步生长法在InP衬底上制备In_0.82Ga_0.18As材料.研究缓冲层In_xGa_1-xAs的In组分对In_0.82Ga_0.18As结晶质量和表面形貌的影响.X射线衍射(XRD)用于表征材料的组分和结晶质量.用扫描电子显微镜(SEM)观察样品的表面形貌.实验结果表明,低温生长的缓冲层In_xGa_1-xAs的In组分影响高温生长的外延层In_0.82Ga_0.18As的结晶质量和表面形貌.测量得到四个样品的外延层In_0.82Ga_0.18As的X射线衍射谱峰半峰全宽(FWHM)为0.596°,0.68°,0.362°和0.391°,分别对应缓冲层In组分x=0.28,0.53,0.82,0.88,当缓冲层In组分是0.82时,FWHM最窄,表明样品的结晶质量最好.SEM观察四个样品的表面形貌,当缓冲层In组分是0.82时,样品的表面平整,没有出现交叉平行线或蚀坑等缺陷,表面形貌最佳.     

Design of a Resonant-Cavity-Enhanced p-i-n GaN/AlxGa1-xN Photodetector

A resonant-cavity-enhanced p-i-n photodetector has been designed and analyzed to operate at a wavelength of 360 nm based on the Al_xGa_1-xN material system. The novel approach has been adopted of using epitaxial AlN/Al_xGa_1-xN quarter-wave stacks as the distributed Bragg reflector that serves as the front mirror. An Al_xGa_1-xN absorptive filter layer is incorporated to suppress all but one resonant mode to ensure single, narrow-band operation. This device structure is projected to achieve wavelength selective, high speed, and high quantum efficiency operation in the ultraviolet. MOCVD-grown 6 1/2-pair AlN/Al_xGa_1-x     

A theoretical and experimental evaluation of III-nitride solar-blind UV photocathode

We have developed a superior solar-blind ultraviolet (UV) photocathode with an Al_xGa_1-xN photocathode (x ～ 0.45) in semi-transparent mode, and assessed spectra radiant sensitivity related to practical use. Before being grown over a basal plane sapphire substrate by low-pressure metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), a reasonable design was made to the photocathode epitaxy structure, focusing on the Al_xGa_1-xN: Mg active layer, then followed by a comprehensive analysis of the structural and optical characterization. The spectra radiant sensitivity is peaked of 41.395 mA/W at wavelength 257 nm and then decreases by about 3 to 4 decades at 400 nm demonstrating the ability of this photocathode for solar-blind application prospects.     

不同散射机理对 Al2O3/InxGa1-xAs nMOSFET 反型沟道电子迁移率的影响

通过考虑体散射、界面电荷的库仑散射以及 Al₂O₃/In_xGa_1-xAs 界面粗糙散射等主要散射机理, 建立了以 Al₂O₃为栅介质In_xGa_1-xAs n 沟金属-氧化物-半导体场效应晶体管 (nMOSFETs) 反型沟道电子迁移率模型, 模拟结果与实验数据有好的符合. 利用该模型分析表明, 在低至中等有效电场下, 电子迁移率主要受界面电荷库仑散射的影响; 而在强场下, 电子迁移率则取决于界面粗糙度散射. 降低界面态密度, 减小 Al₂O₃/In_xGa_1-xAs 界面粗糙度, 适当提高In含量并控制沟道掺杂在合适值是提高 InGaAs nMOSFETs 反型沟道电子迁移率的主要途径. 关键词： InGaAs MOSFET 反型沟道电子迁移率 散射机理     

AlN插入层对AlxGa1-xN/GaN界面电子散射的影响

本文研究AlN作为Al_xGa_1-xN/GaN插入层引起的电子输运性质的变化, 考虑了Al_xGa_1-xN和AlN势垒层的自发极化、压电极化对Al_xGa_1-xN/AlN/GaN双异质结高电子迁移率晶体管(HEMT)中极化电荷面密度、二维电子气(2DEG) 浓度的影响, 分析了AlN厚度与界面粗糙度散射和合金无序散射的关系; 结果表明, 2DEG 浓度、界面粗糙度散射和合金无序散射依赖于AlN层厚度, 插入一层1–3 nm薄的AlN层, 可以明显提高电子迁移率.     

Output light power of InGaN-based violet laser diodes improved by using a u-InGaN/GaN/AlGaN multiple upper waveguide

The upper waveguide(UWG) has direct influences on the optical and electrical characteristics of the violet laser diode(LD) by changing the optical field distribution or barrier of the electron blocking layer(EBL). In this study, a series of In GaN-based violet LDs with different UWGs are investigated systematically with LASTIP software. It is found that the output light power(OLP) under an injecting current of 120 mA or the threshold current(Ith) is deteriorated when the UWG is u-In_(0.02)Ga_(0.98)N/GaN or u-In_(0.02)Ga_(0.98)N/Al_xGa_(1-x)N(0 ≤ x ≤ 0.1), which should be attributed to small optical confinement factor(OCF) or severe electron leakage. Therefore, a new violet LD structure with u-In_(0.02)Ga_(0.98)N/GaN/Al_(0.05)Ga_(0.95)N multiple layer UWG is proposed to reduce the optical loss and increase the barrier of EBL. Finally,the output light power under an injecting current of 120 mA is improved to 176.4 mW.     

Simultaneous Effects of HydrostaticPressure and Conduction Band Non-parabolicity on BindingEnergies and Diamagnetic Susceptibility of a Hydrogenic Impurityin Spherical Quantum Dots

Simultaneous effects of conduction band non-parabolicity and hydrostatic pressure on the binding energies of 1S, 2S, and 2P states along with diamagnetic susceptibility of an on-center hydrogenic impurity confined in typical GaAs/Al_xGa_1-xAs spherical quantum dots are theoretically investigated using the matrix diagonalization method. In this regard, the effect of band non-parabolicity has been performed using the Luttinger-Kohn effective mass equation. The binding energies and the diamagnetic susceptibility of the hydrogenic impurity are computed as a function of the dot radius and different values of the pressure in the presence of conduction band non-parabolicity effect. The results we arrived at are as follows: the incorporation of the band edge non-parabolicity increases the binding energies and decreases the absolute value of the diamagnetic susceptibility for a given pressure and radius; the binding energies increase and the magnitude of the diamagnetic susceptibility reduces with increasing pressure.     

氮化物抛物量子阱中类氢杂质态能量

采用变分方法研究氮化物抛物量子阱(GaN/Al_xGa_1-xN)材料中类氢杂质态的能级,给出基态能量、第一激发态能量、结合能和跃迁能量等物理量随抛物量子阱宽度变化的函数关系.研究结果表明,基态能量、第一激发态能量、基态结合能和1s→2p±跃迁能量随着阱宽L的增大而减小,最后接近于GaN中3D值.GaN/Al_0.3Ga_0.7N抛物量子阱对杂质态的束缚程度比GaAs/Al_0.3Ga_0.7As抛物量子阱强,因此,在GaN/Al_0.3-Ga_0.7N抛物量子阱中束缚于杂质中心处的电子比在GaAs/Al_0.3Ga_0.7As抛物量子阱中束缚于杂质中心处的电子稳定.     

利用In0.82Ga0.18As与InP衬底之间的应力制作结构材料的缓冲层

采用低压金属有机化学气相淀积(LP-MOCVD)技术,在InP(100)衬底上生长In0.82Ga0.18As,研究生长温度对In0.82Ga0.18As材料表面形貌、结晶质量和电学性能的影响.利用InP(100)衬底与In0.82Ga0.18As材料晶格失配所产生的应变,在不同的生长温度下应变释放程度不同,进而在In...