GaN基蓝光VCSEL的制备及光学特性

利用金属有机物气相沉积技术(MOCVD)在(0001)蓝宝石衬底上生长了Ga N基垂直腔面发射激光器(VCSEL)的多量子阱腔层结构。X射线衍射测量显示该多量子阱具有良好周期结构和平整界面。运用键合及激光剥离技术将该外延片制作成VCSEL,顶部和底部反射镜为极高反射率的介质膜分布布拉格反射镜(DBR)。在室温、紫外脉冲激光的泵浦条件下,观察到了VCSEL明显的激射现象,峰值波长位于447.7 nm,半高宽为0.11 nm,自发辐射因子约为6.0×10-2,阈值能量密度约为8.8 m J/cm2。在大幅度降低制作难度的情况下,得到目前国际最好结果同样数量级的激射阈值。降低器件制作难度有利于制备的重复性,有利于器件的产品化。     

MOCVD生长的GaN单晶膜透射光谱研究

采用MOCVD技术在Al2O3(0001)衬底上生长了GaN薄膜，使用透射光谱、光致发光光谱和X射线双晶衍射三种技术测试了五类GaN薄膜样品，实验结果表明：GaN薄膜透射谱反映出的GaN质量与X射线双晶衍射测量的结果一致，即透射率越大，半高宽越小，结晶质量越好；而X射线双晶衍射峰半高宽最小的样品，其PL谱的带边峰却很弱，这说明PL谱反映样品的光学性能与X射线双晶衍射获得的结晶质量不存在简单的对应关系，同时还报导了一种特殊工艺生长的高阻GaN样品的RBS／沟道结果。     

GaAs/Ge的MOCVD生长研究

用常压MOCVD在Ge衬底上外延生长了GaAs单晶层,研究了GaAs和6e的极性与非极性材料异质外延生长,获得了质量优良的GaAs/Ge外延片,GaAs外延层X射线双晶衍射回摆曲线半高宽达16弧秒.10K下PL谱半峰宽为7meV.讨论了极性与非极性外延的界面反相畴问题和GaAs-Ge界面的Ga、Ge原子互扩散问题.     

温度对Al0.5Ga0.5As/AlAs分布布喇格反射器的反射谱影响

采用光学传输矩阵理论对Al0.5Ga0.5As/AlAs材料分布布喇格反射器(DBR)进行理论研究,分析了－10℃到100℃的范围内,温度变化对不同DBR结构的反射光谱影响.结果表明：随着温度的升高,传统20周期DBR的反射光谱向长波长方向移动,速率约0.05 nm/℃,其中由线热膨胀系数带来的影响小于0.001 nm/℃.当传统DBR的周期数增大时,温度对DBR光谱反射率的影响在减小,同时DBR的反射谱峰值波长发生红移.为了降低温度对DBR反射光谱的影响,提出一种新型的复式DBR结构.分析指出：该复式DBR比传统DBR有更大的反射光谱半峰宽,基本能覆盖同温度的AlGaInP LED电致发光光谱,这对提高LED的出光效率有现实意义.     

温度对Al_(0.5)Ga_(0.5)As/AlAs分布布喇格反射器的反射谱影响

采用光学传输矩阵理论对Al0.5Ga0.5As/AlAs材料分布布喇格反射器(DBR)进行理论研究,分析了-10℃到100℃的范围内,温度变化对不同DBR结构的反射光谱影响.结果表明:随着温度的升高,传统20周期DBR的反射光谱向长波长方向移动,速率约0.05 nm/℃,其中由线热膨胀系数带来的影响小于0.001 nm/℃.当传统DBR的周期数增大时,温度对DBR光谱反射率的影响在减小,同时DBR的反射谱峰值波长发生红移.为了降低温度对DBR反射光谱的影响,提出一种新型的复式DBR结构.分析指出:该复式DBR比传统DBR有更大的反射光谱半峰宽,基本能覆盖同温度的AlGaInP LED电致发光光谱,这对提高LED的出光效率有现实意义.     

亚毫安阈值的1.3μm垂直腔面发射激光器

设计并研制了室温连续工作的单模13 μm垂直腔面发射激光器（VCSEL）,阈值电流为051 mA,最高连续工作温度达到82℃,斜率效率为029 W/A.采用InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱作为有源增益区,由晶片直接键合技术融合InP基谐振腔和GaAs基GaAs/Al（Ga）As分布布拉格下反射腔镜,并由电子束蒸发法沉积SiO₂/TiO₂介质薄膜上反射腔镜形成13 μm VCSEL结构.讨论并分析了谐振腔模式与量子阱增益峰相对位置对器件性能的影响. 关键词： 垂直腔面发射激光器 晶片直接键合 应变补偿多量子阱     

优质GaAs/Si和AlGaAs/Si材料的MOCVD生长研究

用自制常压MOCVD装置,在Si衬底上生长GaAs和AlGaAs外延层,在高温去除Si衬底表面氧化膜之后,采用两步法,即低温生长过渡层,再提高温度生长外延层。得到了表面镜面光亮的优质GaAs和AlGaAs外延层。X射线双晶衍射仪测试GaAs外延层,其回摆曲线半峰宽是200孤秒,GaAs和AlGaAs外延层在77K温度下,PL谱半峰宽分别是17meV和24meV。     

微腔有机电致发光器件的谐振腔反射镜性能

根据微腔原理运用传输矩阵法对构成微腔有机电致发光器件(MOLED)谐振腔的两个反射镜进行模拟计算并比较,可观察到:随金属反射镜的反射率增大,微腔器件的电致发光(PL)谱的半峰全宽(FWHM)逐渐窄化;峰值逐渐蓝移至设计的谐振峰值520nm处;峰值强度和光谱积分强度逐渐增强。结果表明:金属反射镜反射率越大越好。随DBR反射镜的周期数从1增加到9,EL的峰值均为520nm,半峰全宽逐渐窄化,积分强度逐渐减弱;峰值强度由弱增强再减弱,4个周期时峰值强度最大,所以设计微腔器件时,DBR的周期是一项很重要的参数。DBR反射率太大不利于出光,太小微腔效应小。需要根据制作目的和需要进行合理选择。     

45°内反射镜高功率InGaAs/AlGaAs/GaAs面发射半导体激光器结构设计和制备

研究了具有45°内反射镜的0 98μm辐射波长的应变InGaAs/AlGaAs/GaAs单量子阱面发射半导体激光器结构,并采用MBE方法进行了材料制备。同时利用X射线双晶衍射,低温(10K)光致发光(PL)和电化学C V方法检测和分析了外延薄膜的光电和结构特性。在光致发光谱线中我们得到了发射波长0 919μm的谱峰,谱峰范围跨跃0 911～0 932μm,双晶回摆曲线、电化学C V分布曲线显示所设计的结构基本得到实现。     

MOCVD生长InGaN/GaN MQW紫光LED

利用LP－MOCVD系统生长了InGaN/GaN MQW紫光LED外延片，双晶X射线衍射测试获得了2级卫星峰，室温光致发光谱的峰值波长为399.5nm，FWHM为15.5nm，波长均匀性良好。制成的LED管芯，正向电流20mA时，工作电压在4V以下。     

GaAlAs/GaAs非均匀阱宽多量子阱超辐射发光管材料制备及表征

超辐射发光二极管(SLD)具有不同于半导体激光器和普通发光二极管的优异性能。为了制备高功率半导体超辐射发光管,并且得到比较大的光谱宽度、大的单程增益和抑制电流饱和,我们研究设计了具有850nm辐射波长的GaAlAs/GaAs非均匀阱宽多量子阱超辐射发光二极管结构,采用分子束外延(MBE)方法进行了材料制备。同时利用X射线双晶衍射,变温(10～300K)光致发光(PL)等方法检测分析了外延薄膜的结构和光电特性。在光致发光谱线中我们得到了发射波长850nm的谱峰,谱峰范围跨跃800～880nm,双晶回摆曲线结果显示了设计的结构得到实现。在注入电流140mA时,器件输出光谱的半峰全宽可以达到26nm,室温下连续输出功率达到6mW。     

Effects of sapphire substrates surface treatment on the ZnO thin films grown by magnetron sputtering

The surface treatment effects of sapphire substrate on the ZnO thin films grown by magnetron sputtering were studied. The sapphire substrates properties have been investigated by means of atomic force microscopy (AFM) and X-ray diffraction rocking curves (XRCs). The results show that sapphire substrate surfaces have the best quality by CMP with subsequent chemical etching. The surface treatment effects of sapphire substrate on the ZnO thin films were examined by X-ray diffraction (XRD) and photoluminescence (PL) measurements. Results show that the intensity of (0 0 2) diffraction peak of ZnO thin films on sapphire substrates treated by CMP with subsequent chemical etching was strongest, FWHM of (0 0 2) diffraction peak is the narrowest and the intensity of UV peak of PL spectrum is strongest, indicating surface treatment on sapphire substrate preparation may improve ZnO thin films crystal quality and photoluminescent property.     

Growth and characterization of InAs quantum dots with low-density and long emission wavelength

The growth parameters affecting the deposition of self-assembled InAs quantum dots （QDs） on GaAs substrate by low-pressure metal-organic chemical vapor deposition （MOCVD） are reported. The low-density InAs QDs （- 5 × 10^8cm^-2） are achieved using high growth temperature and low InAs coverage. Photoluminescence （PL） measurements show the good optical quality of low-density QDs. At room temperature, the ground state peak wavelength of PL spectrum and full-width at half-maximum （FWHM） are 1361 nm and 23 meV （35 nm）, respectively, which are obtained as the GaAs capping layer grown using triethylgallium （TEG） and tertiallybutylarsine （TBA）. The PL spectra exhibit three emission peaks at 1361, 1280, and 1204 nm, which correspond to the ground state, the first excited state, and the second excited state of the ODs, respectively.     

γ-LiAlO2上非极性ZnO薄膜制备及其光谱性质研究

利用激光脉冲沉积(PLD)技术在(302)γ-LiAlO₂衬底上成功生长了非极性的a面(1120) ZnO薄膜. 衬底温度为350℃时，薄膜是混合取向(a向和c向)，以c面ZnO为主，且晶粒尺寸分布很宽；提高温度达500℃，薄膜变为单一的(1120)取向，摇摆曲线半高宽0.65°，晶粒尺寸分布趋窄，利用偏振透射谱可以明显看出其面内的各向异性. 衬底温度650℃下制备的样品晶粒继续长大，虽然摇摆曲线半高宽变大，但光致发光谱(PL)带边发射峰半高宽仅为105meV，比在350℃，500℃下制备的样品小1/5. 关键词： 非极性ZnO 2')" href="#">γ-LiAlO₂ PLD 透射谱     

晶体表面偏角对摇摆曲线及其半峰宽的影响

本文应用X射线衍射动力学理论,计算了晶体表面偏角对X射线双晶衍射摇摆曲线及其半峰宽的影响,得出当晶体表面向某一方向存在一定的偏角时,X射线的入射方向不同,将造成摇摆曲线位置的改变和半峰宽的变化,且其变化趋势随着入射角的变小而增大,随着入射角的减小,反射峰的半峰宽增大,并向高角方向漂移,采用掠入射的不对称衍射方式时,偏角的影响更为明显。 关键词：     

Optical properties of 1.3-μm InAs/GaAs quantum dots grown by metal organic chemical vapor deposition

The optical properties of self-assembled InAs quantum dots （QDs） on GaAs substrate grown by metalorganic chemical vapor deposition （MOCVD） are reported. Photoluminescence （PL） measurements prove the good optical quality of InAs QDs, which axe achieved using lower growth temperature and higher InAs coverage. At room temperature, the ground state peak wavelength of PL spectrum and full-width at half-maximum （FWHM） are 1305 nm and 30 meV, respectively, which are obtained as the QDs are finally capped with 5-nm In0.06Ga0.94As strain-reducing layer （SRL）. The PL spectra exhibit two emission peaks at 1305 and 1198 nm, which correspond to the ground state （GS） and the excited state （ES） of the QDs, respectively.     

X射线双晶衍射摇摆曲线本征半峰宽的理论计算

本文应用X射线衍射动力学理论,推导出Bragg衍射几何X射线双晶衍射反射率的数学表达式。多种晶体、不同衍射的摇摆曲线计算结果表明,σ偏振的摇摆曲线的峰值和积分强度均比π偏振的高。而且半峰宽较宽。同时指出,对圆偏振X射线入射或者A,B两晶体不同类或者两者的衍射级数不相同时,很多文献给出的双晶衍射摇摆曲线半峰宽的近似表达式2^1/2∞不再适用。 关键词：     

高质量ZnO微米棒的制备及其光学性质

利用水热法制备ZnO微米棒。醋酸镁[Mg(CH3COO)2.4H2O]、醋酸锌[Zn(CH3COO)2.2H2O]和六次甲基四胺(C6H12N4)以一定比例配置成反应溶液,把反应溶液加热到90℃,反应时间为24h,能够在硅衬底上生长高质量的ZnO微米棒。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪对ZnO微米棒的晶体结构和表面形貌进行了分析,结果表明,样品为细长条棒状结构,呈现六方纤锌矿结构,长径比可达10∶1,并且在[002]方向择优生长。在样品中并未发现镁离子,它有可能扮演着催化剂的角色。对ZnO微米棒的光致发光性能进行测量,由PL光谱分析可知,样品在384nm处有一个紫外发光峰,半峰全宽为13nm,紫外发光峰强度比可见发光峰强度大的多,样品的质量较好。     

Strain due to nickel diffusion into hydrogen-terminated Si(1 1 1) surface

We studied the affection of thin (i.e., 0.2–0.8 nm) Ni films on hydrogen-terminated Si(1 1 1) substrate surface by using strain-sensitive X-ray diffraction. It was reported that Ni deposition onto hydrogen-terminated Si surface apparently does not cause film growth, but rather diffuses into the Si crystal, creating an “Ni diffusion layer” up to Ni deposition 0.8 nm thick. Measured rocking curves of the Si 1 1 3 reflection and integrated intensities of the rocking curves for the substrate provide information about the evolution of the strain field introduced near the substrate surface during Ni diffusion into the substrate. Comparing the measured and calculated rocking curves indicates that compression of the {1 1 1} spacing of the Si occurs gradually up to an Ni thickness of 0.6 nm, and that above this thickness, strain relaxation occurs.

We found that the slope of the integrated intensity of the rocking curve versus X-ray wavelength correlates to the strain field near the surface, in the same way that the shape of the rocking curves correlate to the strain field near the surface. Dynamical diffraction calculations indicate that measurement of the slope of the integrated intensity of the rocking curve versus X-ray wavelength is useful for strain analysis, because the dependence is not only sensitive to strain fields, but is also insensitive to the effect of absorption by the overlayer, which otherwise would cause deformation of the shape of the rocking curve.     

多模发射的单层有机光学微腔

研究了有机发光材料在Ｆ－Ｐ微腔中的发光特性,有机光学微腔以多层介质膜和金属铝（Ａｌ）分别作为反射镜,８－羟基喹啉铝（Ａｌｑ）为发光材料,在微腔的光致光谱中观察到了多个模式以及明显的谱线窄化现象,发射光谱的主要特征和Ｆ－Ｐ微腔的谐振模式相同。