介绍一种光谱能连续随外加电压改变的结型器件——金属-绝缘体-金属隧道发光二极管

众所熟知的一些结型发光器件是PN,MIS及MS结等,这些器件的发光光谱都是由半导体材料性质决定的,所以一种器件一般说只能发出一种颜色的光谱。对于直接跃迁型Ⅲ—Ⅴ族发光材料,例如GaAs0.6P0.4的PN结发光二极管,发光光谱取决于禁带宽度,所以只能发出红光;而直接带的Ⅱ-Ⅵ族材料,例如ZnSe:Mn肖特基二极管在反向偏压下的发光则利用杂质中心Mn的发光,只能得到黄色。目前人们已成功地制得了红色GaAsP,GaP、GaAlA以及黄色和绿色的GaP发光二极管。但这类器件的光谱并不随外加电压改变。     

用热激电流测量方法研究GaP与GaAs中深能级态

已经采用热激电流测量方法(简写为TSC)研究了GaP、GaAsP、GaAs之类的光电子材料中的深能态对于限制p—n结型器件的少数载流子寿命的作用。将TSC方法的结果与同一样品的发光特性配合起来,就能得到有关特定深能态对无辐射过程的作用的资料。已经在p-n结和schottky势垒二极管上进行了TSC测量,从而可以     

磷砷化镓黄色发光二极管

采用掺氨砷压法在磷化镓衬底上外延生长掺碲n型的GaAs0.15P0.85:N/GaP材料,制成磷砷化镓黄色发光二极管,测量了其光学和电学性能.讨论了影响器件发光效率的因素.     

用赝势微扰法计算某些半导体的能带结构(用于GaAs,GaP和Ga[As_(1-x)P_x]合金)

用赝势微扰法计算了GaAs,GaP和Ga[As_(1-x)P_x]合金的能带。赝势选择的原则是使计算所得直接能隙和间接能隙与实验值相符合。计算结果表明,不但能带次序准确,而且与室温下的实验值符合得很好。基于由GaAs到GaP晶格常数和赝势是线性变化的假设,计算了GaP含量为20％,50％和80％时Ga[As_(1-x)P_x]合金的能带。当GaP含量为41％时,直接能隙和间接能隙相等,这一数值刚好是Spitzer和Fenner的实验值的平均值。此时,由于很好满足光激射器p-n结所要求的条件,因此可望在光激射器中得到应用,它们的能带也就有一定的参考价值。     

均匀块状磷砷镓的制造方法

自从美国蒙三托公司采用GaAs单晶做为衬底的气相外延生长法(PVE)工业生产GaAs_-xP_x单晶以来,便确立了大量使用Ⅲ—V族化合物半导体单晶的地位。红色发光元件用的GaAs_1-xGa_xP/GaAs生长技术,对于以GaP做衬底的黄色发光元件用GaAs_1-xP_x/GaP单晶、In_1-xGa_xP/GaP单晶和绿色发光元件用的GaP(N)~*/GaP单晶的生长技术带来了很大的影响。     

用赝势微扰法计算某些半导体的能带结构(用于GaAs,GaP和Ga[As1-xPx]合金)

用赝势微扰法计算了GaAs,GaP和Ga[As_1-xP_x]合金的能带。赝势选择的原则是使计算所得直接能隙和间接能隙与实验值相符合。计算结果表明,不但能带次序准确,而且与室温下的实验值符合得很好。基于由GaAs到GaP晶格常数和赝势是线性变化的假设,计算了GaP含量为20％,50％和80％时Ga[As_1-xP_x]合金的能带。当GaP含量为41％时,直接能隙和间接能隙相等,这一数值刚好是Spitzer和Fenner的实验值的平均值。此时,由于很好满足光激射器p-n结所要求的条件,因此可望在光激射器中得到应用,它们的能带也就有一定的参考价值。     

用作衬底的GaAs和GaP的合成和晶体生长

本文评论器件所用的GaAs和GaP单晶衬底的通用制备工艺。评论了化合物合成和晶体生长的主要方法。重点谈液封直拉法,因为所有大面积GaP单晶目前都是用这种方法生长的。     

磷化镓单晶外延工艺及其自支撑薄膜的制作

采用Ga—PCI_3—H_2系统开管式汽相外延的方法,在GaAs衬底上生长掺Zn的GaP单晶。经化学腐蚀去掉GaAs衬底得到自支撑GaP单晶薄膜。 研究了在P型GaAs衬底上外延P—型GaP的生长条件,生长速度与温度的关系,生长速度与输运气体中的PCI_3浓度的关系,以及晶向偏差,清洁条件等对外延层质薄的(井彡)响。     

发光二极管特性及其改进办法

用半导体P—n结把电流转换成光的器件总称为发光二极管。因此它包括通常的自然光发光二极管,激光二极管以及具有电、光开关性能(P—n—P—n结构)的二极管等。发光二极管材料主要有GaAs,GaP,Ga(As,P),(Ga,Al)As等。其中有的已有商品。除此之外,正在研究(Ga,In)P,GaN,SiC等其他材料。本文介绍了用典型的发光材料制成的一般发光二极管。做为发光二极管的特性,首要的问题是发光效率,对可见发光二极     

In原子掺入对GaInNAs/GaAs单量子阱光致发光的影响

研究了In掺入GaNAs/GaAs单量子阱对其带间和低于带边发光性质的影响。实验结果显示,随着In浓度的增加,GaInNAs/GaAs量子阱带间发光得到改善,低于带边的发光强度大大地减小。这是由于GaInNAs合金生长在GaAs衬底上,为补偿In和N原子尺度的差异,N原子硬倾向于与In原子形成共价健。GaInNAs/GaAs单量子阱的光调制光谱证实了高能端发光峰来自来征的带边发光。     

金属有机化学气相沉积生长Zn1-xMnxSe薄膜的发光和磁光性质

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在GaAs衬底上生长了不同组分的Zn_1-xMn_xSe薄膜。X射线衍射和X射线摇摆曲线证明样品具有较好的结晶质量。在低温、强磁场下对样品的发光进行了研究,在带边附近观察到两个发光峰的相对强度随着磁场增强发生了变化。通过变温光谱探讨了这两个发光峰的来源,并被分别归因于自由激子跃迁和与Mn有关的束缚态激子跃迁。同时随着磁场的增强,ZnMnSe带隙发光红移是由于类S带和类P带电子与Mn离子的3d⁵电子的自旋交换作用。     

InGaAs/GaAsP应变补偿多量子阱MOCVD生长

利用金属有机化学气相沉积技术在GaAs衬底上开展了大失配InGaAs多量子阱的外延生长研究。针对InGaAs与GaAs之间较大晶格失配的问题,设计了GaAsP应变补偿层结构;通过理论模拟与实验相结合的方式,调控了GaAsP材料体系中的P组分,设计了P组分分别为0,0.128,0.184,0.257的三周期In_xGa_(1-x)As/GaAs_(1-y)P_y多量子阱结构;通过PL、XRD、AFM测试对比发现,高势垒GaAsP材料的张应变补偿可以改善晶体质量。综合比较,在P组分为0.184时,PL波长1 043.6 nm,半峰宽29.9 nm, XRD有多级卫星峰且半峰宽较小,AFM粗糙度为0.130 nm,表面形貌显示为台阶流生长模式。     

发光二极管电视、符号显示

国内外对发光二极管单片式、混合式矩阵显示装置正在进行活跃的研究。成为这种二极管显示装置的基本技术有:制备高效率p-n结;在单一晶体基板上制作多个发光元件的集成化技术;把多个发光二极管组装起来的电气联结技术以及最佳的取光结构等。 近年来,由于GaAsP、GaP发光二极管的效率显著提高;集成化技术、组装技术的进展以及结构上的巧妙设计;用发光二极管显示装置部分地取代阴极射线管显示的可能性日趋增大起来。 本文研究了发光二极管平面显示装置的电视图像显示及文字、数字——符号显示的特性;并论述了作者最近试制的GaP绿色发光二极管平面显示装置的结构、特性及在电视显示、符号显示上的应用。     

高Al组分Ⅲ族氮化物结构材料及其在深紫外LED应用的进展

随着高 Ga 组分Ⅲ族氮化物相关研究的日趋深入和生长技术的日益成熟,人们逐渐将研究重心转向具有更宽带隙的高 Al 组分Ⅲ族氮化物.该材料常温下带隙宽至6.2 eV,可覆盖短至210 nm 的深紫外波长范围,具有耐高温、抗辐射、波长易调控等独特优点,因而是制备紫外发光器件的理想材料.目前,高 Al 组分Ⅲ族氮化物材料质量不高,所制备的深紫外 LED 发光器件仍存在内量子效率、载流子注入效率和沿 c 轴方向正面出光效率较低的难题,因而制约了高效紫外发光器件的制备.本文着重介绍了近年来在高 Al 组分Ⅲ族氮化物生长动力学方面的研究进展,总结和梳理了量子结构设计、内电场调控以及晶体场调控等方面的相关研究,以期实现高质量深紫外 LED 的制备.     

InGaAs/GaAs应变脊形量子线分子束外延非平面生长研究

提出了新型InGaAs/GaAs应变脊形量子线结构．这种应变脊形量子线结合了非平面应变外延层中沿不同晶向能带带隙的变化、非平面生长应变层In组分的变化，以及非平面外延层厚度的变化等三方面共同形成的横向量子限制效应的综合作用．在非平面GaAs衬底上用分子束外延生长了侧面取向为（113）的脊形AlAs/In GaAs/AlAs应变量子线．用10K光致荧光谱测试了其发光性质．用Kronig-Penney模型近似计算了这种应变脊形结构所具有的横向量子限制效应，发现其光致荧光谱峰位的测试结果，与计算结果相比，有10meV的“蓝移”．认为这一跃迁能量的“蓝移”是上述三方面横向量子限制效应综合作用的结果 关键词：     

高功率AlGaAs/GaAs单量子阱远结激光器及其老化特性

为了提高器件的可靠性和使用寿命,设计并研制了一种将p-n结和有源层分开的高功率AlGaAs／GaAs单量子阱远异质结(SQW-RJH)激光器,发射波长为808nm,腔长900μm,条宽100μm,其外延结构与通常的808nm AlGaAs／GaAs单量子阱半导体激光器的结构不同,在p-n结和有源区间多了一层p型AlGaAs层,其厚度约为0．1μm。为减小衬底表面位错对外延层质量的影响,在n^ -GaAs衬底和n-Al0．5Ga0．5As下包层间加一层n^ -GaAs缓冲层。对器件进行了电导数测试及恒流电老化实验。与常规AlGaAs／GaAs大功率半导体激光器相比,远结大功率半导体激光器具有阈值电流Ith偏大、导通电压Vth偏高的直流特性。3000h的恒流电老化结果表明,器件在老化初期表现出阈值电流随老化时间缓慢下降,输出功率随老化时间缓慢上升的远结特性。     

镓铝砷双异质结红光二极管中红外辐射起因的研究

本文研究了镓铝砷双异质结红光二极管发射光谱中的红外谱带随工作电流及温度的变化规律,并看到器件的发光效率与红外带的强度有明显的联系.通过红外带峰值位置,半值宽度、峰值位置随温度的移动及发光区深能级的测定,认为该谱带来源于衬底.由于有源区厚度的不均匀及限制作用不充分,使注入到有源区中的一部分电子能穿过限制层进入P型GaAs衬底,从而产生红外谱带.指出改善有源区厚度均匀性,增大限制层的势垒高度是降低红外辐射,提高器件发光效率的有效途径.     

间接耦合硅光敏器件提出的前后

在研制硅光敏器件的十多年中,我们注意到两点:一是硅光敏器件的成品率不够高;二是无法用它们探测微弱的光,即它们的信噪比较小.这两点是由同一原因引起的,那就是它们的暗电流偏大. 结型光敏器件的原理是基于描述p-n结光电特性的位移近似公式[1]:式中IL 为输出的信号电流,I.c为p-n结的短路电流,Ic是p-n结的反向饱和电流,V为加在p-n结上的电压(光生电压或外加的电压),q为电量,k为玻耳兹曼常数,T为温度.光敏二极管(用于光伏效应器件时除外)、光敏三极管和达林顿光敏管都是使接受入射光的p-n结(以下简称为受光p-n结)处于反向偏压下工作,即V《…     

GaxIn1—xP混晶的拉曼散射研究

本文报道了Ga_xIn_(1-x)P混晶的室温拉曼散射和X射线衍射的测试结果。所用的样品用MOCVD方法生长在<100>晶向的GaAs衬底上。混晶组分x值在0.54～0.95之间。实验结果表明,Ga_xIn_(1-x)P混晶的长波长光学声子谱呈现修正的双模行为,具有类GaP和类InP两个光学支。     

GS-MBE生长的GaP/Si的XPS研究

利用X射线光电子能谱(XPS)深度剖析方法对气体源分子束外延(GS-MBE)生长的GaP/Si异质结构进行了详细的分析.其结果表明:(1)外延层内Ga、P光电子峰与GaP相相符,且组份分布均匀,为正化学比GaP.(2)在不同富PH₃流量条件下生长的样品,其表面富P量稍有不同,而GaP外延层内的测试结果相同.界面也未见有P的富集.(3)XPS剖析至GaP/Si界面附近,随外延层界面向衬底过渡,Si2p光电子峰向高结合能方向移动,且其结合能高于原衬底p型Si,接近于n型Si.但Ga、P光电子峰未发现有明显能移.(4)在XPS检测限内,外延层内和界面都未见有C、O等沾污.这一研究表明:无污染的本底超高真空、相对过剩的富₃生长环境、成功的Si衬底清洗方法等措施保证了GS-MBE生长出正化学比GaP/Si外延异质结构.