Si掺杂对AlGaInP/GaInP多量子阱性能的影响

采用LP-MOCVD技术在n-GaAs衬底上生长了AlGaInP／GaInP多量子阱红光LED外延片。以X射线双晶衍射技术和光致发光技术对外延片进行了表征,研究了Si掺杂对AlGaInP／GaInP多量子阱性能的影响。研究表明：掺Si能大大提高(Al0．3Ga0.7)0.5In0.5P／Ga0.5In0.5P多量子阱的发光强度。相对于未故意掺杂的样品,多量子阱垒层掺Si使多量子阱的发光强度提高了13倍,阱层和垒层均掺Si使多量子阱的发光强度提高了28倍。外延片的X射线双晶衍射测试表明,Si掺杂并没有使多量子阱的界面质量变差。     

非晶Si/SiO-2超晶格的制备及其光谱研究

用磁控溅射方法在玻璃基底上制备了非晶Si/SiO2超晶格.利用透射电子显微镜 (TEM) 和X射线衍射技术对其结构进行了分析,结果表明,超晶格中Si层大部分区域为非晶相,局域微区呈现有序结构,其厚度由1.8-3.2nm变化,SiO2层厚度为4.0nm.并采用多种光谱测量技术,如吸收光谱、光致发光光谱和Raman光谱技术,对该结构的光学性质进行了系统研究.结果表明,随纳米Si层厚度的减小,光学吸收边以及光致荧光峰发生明显蓝移,Raman峰发生展宽,即观测到明显的量子尺寸效应.     

同步辐射X射线掠入射衍射实验技术及应用

利用北京同步辐射装置漫散射实验站的五圆衍射仪,建立了掠入射X射线衍射实验方法.对Si表面生长的Ge/Si量子点及其在Si表层产生的应变进行了成功测量,表明此方法可以有效地提取表面层的微弱信号.实验结果表明,Ge/Si量子点的形成除了在Si衬底表层形成了晶格具有横向膨胀应变的区域之外,还在Si衬底中形成了具有横向压缩应变的区域.     

Si(110)和Si(111)衬底上制备InGaN/GaN蓝光发光二极管

分别在Si(110)和Si(111)衬底上制备了In Ga N/Ga N多量子阱结构蓝光发光二极管(LED)器件.利用高分辨X射线衍射、原子力显微镜、室温拉曼光谱和变温光致发光谱对生长的LED结构进行了结构表征.结果表明,相对于Si(111)上生长LED样品,Si(110)上生长的LED结构晶体质量较好,样品中存在较小的张应力,具有较高的内量子效率.对制备的LED芯片进行光电特性分析测试表明,两种衬底上制备的LED芯片等效串联电阻相差不大,在大电流注入下内量子效率下降较小;但是,相比于Si(111)上制备LED芯片,Si(110)上LED芯片具有较小的开启电压和更优异的发光特性.对LED器件电致发光(EL)发光峰随驱动电流的变化研究发现,由于Si(110)衬底上LED结构中阱层和垒层存在较小的应力/应变而在器件中产生较弱的量子限制斯塔克效应,致使Si(110)上LED芯片EL发光峰随驱动电流的蓝移量更小.     

Si1－xGex/Si量子阱发光材料的分子束外延生长及其结构研究

采用固源Si分子束外延,在较高的生长温度于Si(100)衬底上制备出Si1－xGex/Si量子阱发光材料。发光样品的质量和特性通过卢瑟福背散射、X射线双晶衍射及光致发光评估。背散射实验中观察到应变超晶格的反常沟道效应;X射线分析表明材料的生长是共度的、无应力释放的,结晶完整性好。低温光致发光主要是外延合金量子阱中带边激子的无声发射和横光学声子参与的激子复合。并讨论了生长温度对量于阱发光的影响。     

用不同的Mo靶溅射功率制备Mo/Si多层膜

 用磁控溅射法制备了周期厚度和周期数均相同的Mo/Si多层膜，用原子力显微镜和小角X射线衍射分别研究了Mo靶溅射功率不相同时，Mo/Si多层膜表面形貌和晶相的变化。随后在国家同步辐射实验室测量了Mo/Si多层膜的软X射线反射率。研究发现，随着Mo靶溅射功率的增大，Mo/Si多层膜的表面粗糙度增加，Mo的特征X射线衍射峰也增强，Mo/Si多层膜的软X射线峰值反射率先增大后减小。     

Cu/SiO2/Si(111)体系中Cu和Si的扩散及界面反应

室温下利用磁控溅射在p型Si(111)衬底上沉积了Cu薄膜.利用X射线衍射和卢瑟福背散射分别对未退火以及在不同温度点退火后样品的结构进行了表征.在此基础上,研究了Cu/SiO2/Si(111)体系的扩散和界面反应.实验结果表明:当退火温度高于450 ℃时出现明显的扩散现象,并且随着温度的升高,体系扩散现象会更加显著.当退火温度低于450 ℃时没有铜硅化合物生成,当温度达到500 ℃时才有铜硅化合物生成.     

Pd_2Si的生成对Pd/Si多层膜衍射性能的影响

本文研究了Pd_2Si的生成对周期性Pd/Si多层膜X射线衍射性能的影响。X射线衍射强度的测量数据表明Pd_2Si的生成对长周期多层膜的衍射强度影响不大,但对短周期多层膜衍射强度的影响较大。在引入折射率修正后,我们不仅用单个峰的位置计算了多层膜的周期,而且还用了以两个峰的位置联立消去折射率修正的方法计算了多层膜的周期,前者的误差大于后者。模拟计算的结果说明:均匀Pd_2Si层的生成不足以解释Pd/Si多层膜衍射强度随退火温度的变化,界面的平整化或粗糙化是影响衍射强度的另一个要素。     

磁控共溅射法沉积的硅量子点SiN_x薄膜的光谱特性

采用双极脉冲和射频磁控共溅射沉积法在不同温度的Si(100)衬底和石英衬底上制备了富硅SiNx薄膜。在氮气氛中,于1 050℃下采用快速光热退火热处理,获得了包含硅量子点的SiNx薄膜。采用Fourier变换红外光谱、Raman光谱、掠入射X射线衍射和光致发光光谱对退火后的薄膜样品进行了表征。结果显示:Fourier变换红外光谱中出现了富硅Si—N键,表明薄膜为富硅SiNx薄膜;当衬底温度不低于200℃时,薄膜样品的拉曼光谱中出现了硅纳米晶的Si—Si振动横光学模,掠入射X射线衍射中出现了明显的Si(111)和Si(311)的衍射峰,证实了硅量子点的形成;发现存在一最佳衬底温度(300℃),该条件下获得的硅量子点的数量和晶化率最高;衬底温度为300和400℃的样品的光致发光光谱中均有3个可见荧光峰,结合拉曼光谱结果,用纳米晶硅的量子限域效应和辐射复合缺陷态对荧光峰进行了合理解释;由光致发光光谱计算出的衬底温度为300和400℃的样品的硅量子点平均尺寸分别为3.5和3.4nm。这些结果有助于优化含硅量子点的SiNx薄膜的制备参数,在硅基光电子器件的应用方面有重要意义。     

Ar环境气压对纳米Si晶粒成核区范围的影响

为了研究不同环境气压条件下纳米Si晶粒成核区的范围,采用波长为308 nm的 XeCl脉冲准分子激光器,分别在1-200 Pa的Ar气环境下, 烧蚀高阻抗单晶Si靶,在距离烧蚀点正下方2.0 cm处水平放置一系列单晶Si 或玻璃衬底,沉积制备了纳米Si薄膜. Raman谱和X射线衍射谱测量证实了薄膜中纳米Si晶粒已经形成. 扫描电子显微镜的测量结果表明,环境气压的变化影响了衬底上纳米Si晶粒的平均尺寸及其分布范围. 根据成核区位置的确定方法,计算得出随着环境气压的增加纳米Si晶粒成核区的范围先变宽后变窄的规律. 从烧蚀动力学的角度对实验结果进行了分析.     

Si纳米量子点的LPCVD自组织化形成及其生长机理研究

采用低压化学汽相沉积(LPCVD)方法，依靠纯SiH₄气体分子的表面热分解反应， 在由Si—O—Si键和由Si—OH键终端的两种SiO₂表面上，自组织生长了Si纳米量子点. 实 验研究了所形成的Si纳米量子点密度随SiO₂表面的反应活性位置数、沉积温度以及反应气 压的变化关系. 依据LPCVD的表面热力学过程，定性地分析了Si纳米量子点的形成机理.研究结果对具有密度分布均匀和晶粒尺寸可控的Si纳米量子点的自组织生长，以及Si基新型量子电子器 关键词： Si纳米量子点 LPCVD 自组织化形成 生长机理     

Cu/SiO2/Si(111)体系中Cu和Si的扩散及界面反应

室温下利用磁控溅射在p型Si(111)衬底上沉积了Cu薄膜. 利用X射线衍射和卢瑟福背散射分别对未退火以及在不同温度点退火后样品的结构进行了表征. 在此基础上，研究了Cu/SiO₂/Si(111)体系的扩散和界面反应. 实验结果表明：当退火温度高于450℃时出现明显的扩散现象，并且随着温度的升高，体系扩散现象会更加显著. 当退火温度低于450℃时没有铜硅化合物生成，当温度达到500℃时才有铜硅化合物生成. 关键词： 薄膜 扩散 界面反应 硅化物     

Sb掺杂Si_3N_4基Si量子点薄膜的制备与结构

基于多靶射频磁控溅射技术,结合快速光热退火后处理制备了Sb掺杂Si_3N_4基Si量子点(SiQDs)薄膜。采用透射电镜、掠入射X射线衍射、拉曼光谱和光致发光光谱等手段对薄膜的微结构和发光特性进行了研究,分析了Sb掺杂对Si-QDs薄膜的微结构和发光特性的影响规律.结果表明,Sb掺杂表现出明显的诱导晶化作用.掺杂的Sb有助于Si原子在Si_3N_4基质中的扩散并形成Si-QDs.随着Sb掺杂量的增加,Si-QDs的尺寸逐渐增大,薄膜的结晶率X_c有效提高,其PL谱峰随之增强,谱峰的半高峰宽逐渐变窄;由于Si-QDs尺寸的增加还导致PL发光谱峰位产生红移.     

Si缓冲层的生长温度对SiGe组分、结构的影响

利用同步辐射X射线高分辨衍射、掠入射表面衍射、原子力显微镜、电子显微镜等手段研究了SiGe外延层的生长质量、组分与作为缓冲层Si的生长温度之间的关系. 研究表明, 在外延薄膜中Ge的含量为32±2%; 当Si缓冲层生长温度在400—500\textcelsius范围内, SiGe外延层质量高, 没有生长位错出现. X射线反射及原子力显微镜则显示对应最光滑的SiGe外延层表面的Si缓冲层的生长温度为450\textcelsius, 相应的表面粗糙度仅为大约15\AA.     

CdS量子点超声水相制备、表征及与萘的相互作用

在室温条件下,用超声水相制备CdS量子点(QDs),并用透射电镜、X射线衍射、紫外光谱法、荧光光谱法等手段表征.探讨了初始pH、反应物配比、超声时间、熟化时间等因素对CdS量子点制备的影响.初步研究了该方法制备的CdS量子点与萘的相互作用,线性范围为0.002-0.025mg/mL,r<'2>=0.9965.CdS量子...     

Si(111)衬底切偏角对GaN基LED外延膜的影响

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在具有偏角(0°~0.9°)的Si(111)衬底上生长了GaN薄膜。采用高分辨X射线衍射(HRXRD)对Si衬底的偏角进行了精确的测量,利用HRXRD、原子力显微镜(AFM)以及光致发光(PL)对外延薄膜的晶体质量、量子阱中In组分、表面形貌及光学特性进行了研究。结果表明,Si(111)衬底偏角对量子阱中的In组分、 GaN外延膜的表面形貌、晶体质量以及光学性能具有重大影响。为了获得高质量的GaN外延薄膜,衬底偏角必须控制在小于0.5°的范围内。超出该范围,GaN薄膜的晶体质量、表面形貌及光学性能都明显下降。     

Si组分对SiGe量子点形状演化的影响

研究了自组织生长SiGe岛（量子点）中Si组分对形状演化的影响.采用UHV/CVD方法生长了 不同Si组分的SiGe岛，用AFM对其形状和尺寸分布进行了分析，实验结果表明SiGe岛从金字 塔形向圆顶形转变的临界体积随Si组分的增大而增大.通过对量子点能量的应变能项进行修正，解释了量子点中Si组分对形状演化的影响.在特定的工艺条件下得到了单模尺寸分布的 金字塔和圆顶形量子点.结果表明，通过调节SiGe岛中的Si组分，可以实现对SiGe岛形状和 尺寸的控制. 关键词： 自组织生长SiGe岛 Si组分 临界体积     

在Si衬底上自组装生长Ge量子点研究进展

在Si衬底上自组装生长纳米尺度的Ge量子点，由于三维量子限制效应的贡献，能够在能带结构上对Si、Ge天然材料的间接带特性实施准直接带结构的改性，使激子行为和带间复合跃迁得到大幅度增强，同时Ge量子点的可控有序相关排列还有助于发展新一代的Si基电子波量子器件．文章回顾了自20世纪80年代末至今Ge／Si量子点生长研究的重要进展，对其潜在的重要应用作出了评述．结合作者自己的研究结果，着重介绍了Ge量子点的生长动力学及其形态的演变过程，指出自组装生长的Ge／Si量子点属Ⅱ型能带结构，其发光效率比一维量子阱有很大增强．探讨了用模板衬底实现对Ge量子点尺寸和分布的有序可控生长方法与途径．     

离子束溅射自组装Ge/Si量子点生长的演变

采用离子束溅射技术,通过改变Ge的沉积量,在n型Si(100)衬底上自组装生长了一系列Ge量子点样品. 利用AFM和Raman光谱对样品表面形貌和结构进行表征,系统地研究了Ge量子点形貌、密度、尺寸大小以及Ge的结晶性和量子点中组分等随Ge沉积量的演变规律. 结果表明:Ge层从二维薄层向三维岛过渡过程中,没有观察到传统的由金字塔形向圆顶形量子点过渡,而是直接呈圆顶形生长;且随着Ge沉积量的增加,量子点密度先增大后减小,Ge的结晶性增强同时Ge/Si互混加剧,量子点中Si的组分增加. 关键词： 离子束溅射 量子点 表面形貌 Raman光谱     

CdSe量子点膨润土复合材料的制备与表征

首先以CdCl₂·2.5H₂O、SeO₂和NaBH₄为反应物,制备巯基丁二酸稳定的CdSe量子点。然后将有机膨润土与CdSe量子点溶液混合并充分搅拌,制备负载CdSe量子点的膨润土发光材料,用荧光光谱、扫描电镜和X射线粉末衍射等分析测试手段对所得材料的光谱性能与微观结构进行表征。光谱分析表明,量子点膨润土复合材料的发光颜色与量子点溶液非常一致;X射线光电子能谱分析表明,复合后的材料中含有Cd 和 Se两种元素;此外,在量子点膨润土复合材料X射线粉末衍射谱中可见CdSe量子点（111）、（220）及（331）3个晶面的衍射峰,2θ=4.3°处出现膨润土（001）衍射峰。数据表明,在制备的CdSe量子点膨润土复合材料中,量子点和膨润土的结构都没有改变。