InGaAs(P)/InP量子阱混合处理对其光电特性的影响

用离子注入诱导无序（IICD）和无杂质空位扩散诱导无序（IFVD）方法研究了InGaAs(P)/InP量子阱结构的混合造成材料光电特性变化，带隙蓝移的规律。研究结果发现，IICD造成的带隙蓝移与离子注入的种类、剂量、注入后退火温度，时间有关，也和样品存在的应力有关。具有压应力的样品产生的蓝移量比具有应力的大。IFVD方法造成的带隙蓝移量与介质膜的种类，后继退火温度，退火时间有关。同时还发现，蓝移量与半导体盖层成分和介质层成分的组合有关，InGaAs与SiO2组合产生的蓝移比InP与SiO2组合的大。介质层的掺杂也影响蓝移量，掺P的SiOxPyNx可以产生高达224meV的蓝移，目前尚未见其他报道，二次离子质谱（SIMS）研究说明，量子阱层元素的互扩散可能是造成带隙蓝移的主要原因。     

InP/SiO2纳米复合膜的微观结构和光学性质

应用射频磁控共溅射方法在石英玻璃和抛光硅片上制备了InP/SiO₂复合薄膜,并在几种条件下对这些薄膜进行退火.X射线光电子能谱和卢瑟福背散射实验结果表明,复合薄膜中InP和SiO₂的化学组分都大体上符合化学计量配比.X射线衍射和激光喇曼谱实验结果都证实了复合薄膜中形成了InP纳米晶粒.磷气氛保护下的高温(520℃)退火可以消除复合薄膜中残存的In和In₂O₃并得到了纯InP/SiO₂纳米复合薄膜.实验观察到了室温下纳米复合薄膜的明显的光学吸收边蓝移现象和光学非线性的极大增强 关键词： InP 纳米晶粒 微观结构 光学性质     

a-Si ∶H/SiO2多量子阱材料制备及其光学性能和微结构研究

利用等离子体增强化学气相沉积技术制备了a-Si ∶H/SiO₂多量子阱结构材料.对a-Si ∶H/SiO₂多量子阱样品分别进行了3种不同的热处理,其中样品经1100 ℃高温退火可获得尺寸可控的nc-Si:H/SiO₂量子点超晶格结构,其尺寸与非晶硅子层厚度相当.比较了a-Si ∶H/SiO₂多量子阱材料与相同制备工艺条件下a-Si ∶H材料的吸收系数,在紫外/可见短波段前者的吸收系数明显增大,光学吸收边蓝移,说明该材料 关键词： 多量子阱 量子限制效应 光学吸收 能带结构     

离子注入诱导的具有两个不同发射波长的混合双量子阱结构

叙述了磷离子注入方法诱导具有不同发射波长的InGaAsP双量子阱结构的混合,并通过光致发光谱和断面透射电子显微术对量子阱混合的程度进行了研究。在特定条件下快速热退火处理后,光致发光谱显示,在离子注入剂量低于7×10¹¹/cm²情况下,两个阱的谱峰能保持较好的分离,注入剂量从10¹¹ /cm²增大到10¹²/cm²的过程中,两个阱的带隙蓝移值都似乎存在一个极大值,并且在同样的条件下,上阱(发射波长为1.52 μm)的带隙蓝移值较下阱(发射波长为1.59 μm)大些。当离子注入剂量达到10¹²/cm²时,上阱的谱峰近乎消失,双阱光致发光谱出现了一个谱峰。用断面透射电子显微术对原生长样品与带隙蓝移具有极大值的退火样品进行微结构比较,结果显示,对比原生长样品,退火样品的晶格原子基本得到修复,但阱与垒间的界面显得模糊,这说明离子注入导致两阱完全混合。     

AlN/Si3N4纳米多层膜的外延生长与力学性能

采用射频磁控溅射方法制备单层AlN, Si₃N₄薄膜和不同调制周期的AlN/Si₃N₄纳米多层膜.采用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和纳米压痕仪对薄膜进行表征.结果发现,多层膜中Si₃N₄层的晶体结构和多层膜的硬度依赖于Si₃N₄层的厚度.当AlN层厚度为4.0nm、 Si₃N₄层厚度 关键词： 3N₄纳米多层膜')" href="#">AlN/Si₃N₄纳米多层膜 外延生长 应力场 超硬效应     

Si杂质扩散诱导InGaAs/AlGaAs量子阱混杂的研究（英文）

光学灾变损伤(COD)常发生于量子阱半导体激光器的前腔面处,极大地影响了激光器的出光功率及寿命。通过杂质诱导量子阱混杂技术使腔面区波长蓝移来制备非吸收窗口是抑制腔面COD的有效手段,也是一种高效率、低成本方法。本文选择了Si杂质作为量子阱混杂的诱导源,使用金属有机化学气相沉积设备生长了InGaAs/AlGaAs量子阱半导体激光器外延结构、Si杂质扩散层及Si 3 N 4保护层。热退火处理后,Si杂质扩散诱导量子阱区和垒区材料互扩散,量子阱禁带变宽,输出波长发生蓝移。退火会影响外延片的表面形貌,而表面形貌则可能会影响后续封装工艺中电极的制备。结合光学显微镜及光致发光谱的测试结果,得到825℃/2 h退火条件下约93 nm的最大波长蓝移量,也证明退火对表面形貌的改变,不会影响波长蓝移效果及后续电极工艺。     

谱导数法在光谱研究GaInAs/InP和GaInP/AlGaInP多量子阱中的应用

在简要讨论谱导数法物理机理的基础上, 给出了其在光吸收谱和光反射谱方法研究张应变GaInAs/InP和GaInP/AlGaInP多量子阱中的成功应用实例. 比较了不同阶谱导数对测定激子跃 迁能量的影响，论及了其与双调制谱方法、曲线拟合方法的区别. 指出了谱导数法在光谱研 究GaInAs/InP和GaInP/AlGaInP多量子阱中的重要性和易行性. 关键词： 谱导数法 吸收谱 反射谱 多量子阱 激子     

SixNy沉积参数对量子阱混杂效果的影响

Si_xN_y常被用作量子阱混杂（QWI）的抑制材料,为了探索Si_xN_y的生长工艺对InGaAs/GaAs量子阱结构混杂效果的影响,对等离子体增强化学气相沉积（PECVD）法的工艺参数,如沉积时间、SiH₄流量以及射频（RF）功率进行一系列实验。实验结果表明：Si_xN_y可以较好地保护量子阱,但其厚度对QWI抑制效果的影响较小;当SiH₄流量较大时,Si_xN_y中富Si,退火过程中Si可能发生扩散而与P型欧姆接触层形成电补偿,同时诱导量子阱混杂,使其波长发生较大蓝移;减少SiH₄流量,Si_xN_y中Si的含量降低,折射率降低,但蓝移量仍较大;在一定范围内,蓝移量随着RF功率的增大而增大;当RF功率为50 W、SiH₄流量为50 sccm时,Si_xN_y...     

Si3N4在h-AlN上的晶体化与AlN/Si3N4纳米多层膜的超硬效应

采用反应磁控溅射法制备了一系列具有不同Si₃N₄层厚度的AlN/Si₃N₄纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能.研究了Si₃N₄层在AlN/Si₃N₄纳米多层膜中的晶化现象及其对多层膜生长结构与力学性能的影响.结果表明,在六方纤锌矿结构的晶体AlN调制层的模板作用下,通常溅射条件下以非晶态存在的Si₃N₄层在其厚度小于约1nm时被强制晶化为结构与AlN相同的赝形晶体,AlN/Si₃N₄纳米多层膜形成共格外延生长的结构,相应地,多层膜产生硬度升高的超硬效应.Si₃N₄随层厚的进一步增加又转变为非晶态,多层膜的共格生长结构因而受到破坏,其硬度也随之降低.分析认为,AlN/Si₃N₄纳米多层膜超硬效应的产生与多层膜共格外延生长所形成的拉压交变应力场导致的两调制层模量差的增大有关. 关键词： 3N₄纳米多层膜')" href="#">AlN/Si₃N₄纳米多层膜 外延生长 赝晶体 超硬效应     

氧化硅层厚度对Si/SiO2界面电子态结构与光学性质的影响

在氧化硅上生长纳米硅晶,保持氧化硅的直接带隙结构,降低其能带带隙,以用于发光和光伏。采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了块体α-方石英、薄膜α-方石英、Si/SiO₂界面的电子态结构和Si/SiO₂界面的光学性质。结果显示,其均为直接带隙半导体,当薄膜α-方石英厚度和Si/SiO₂界面氧化硅层厚度逐渐减小时,能带带隙均逐渐变大,表现出明显的量子限制效应。光学性质计算结果表明：Si/SiO₂界面虚部介电峰和吸收峰的峰值随氧化硅层厚度降低而显著升高,且峰位向高能量方向蓝移。使用脉冲激光沉积制备了氧化硅上硅晶薄膜,测量了Si/SiO₂界面样品的PL光谱,在670 nm处存在一个强的发光峰,在波长超过830 nm后,Si/SiO₂界面样品的发光强度不断升高。因此,可以通过控制Si/SiO₂界面氧化硅层厚度有效地调控Si/SiO₂界面的电子态结构和光学性质,引进边缘电子态,调控其带隙进入1～2 eV区间,获取硅基发光材料...     

紫外波段SiO2/Si3N4介质膜分布式布拉格反射镜的制备与研究

采用光学传递矩阵方法设计了紫外波段SiO₂/Si₃N₄介质膜分布式布拉格反射镜, 并利用等离子体增强化学气相沉积技术在蓝宝石(0001)衬底上制备了SiO₂/Si₃N₄介质膜分布式布拉格反射镜. 光反射测试表明, 样品反射谱的峰值波长仅与理论模拟谱线相差10 nm, 并随着反射镜周期数的增加而蓝移. 由于SiO₂与Si₃N₄具有相对较大的折射率比, 因而制备的周期数为13的样品反射谱的峰值反射率就已大于99%. 样品反射谱的中心波长为333 nm, 谱峰的半高宽为58 nm. 样品截面的扫描电子显微镜和表面的原子力显微镜测量结果表明, 样品反射谱的中心波长蓝移是由子层的层厚和界面粗糙度的变化引起的. X射线反射谱表明,子层界面过渡层对于反射率的影响较小, 并且SiO₂膜的质量比Si₃N₄差, 也是造成反射率低于理论值的原因之一.     

Dielectrics for passivation of planar InP/InGaAs diodes

We have investigated dielectrics for passivating planar InP or InGaAs photodiodes: thermally evaporated Al₂O₃ and SiO, sputtered Si₃N₄ and SiO₂ and also SiO₂ using chemical vapour deposition. The measured bulk and field-effect properties of all dielectrics excluding sputtered SiO₂ were suitable for this application. In planar InGaAs diodes with Cd diffused or Mg implanted p⁺-region a disordered dielectric/semiconductor surface led to high reverse current densities above 1 mA/cm². In InP diodes with p⁺-diffusion and dielectrics exhibiting positive flatband voltages, e.g. Si₃N₄ and Al₂O₃, reverse current densities of 10 μA/cm² were measured probably caused by a slight inversion of the semiconductor surface. With a SiO or CVD-SiO₂ passivating layer on n-InP lowest leakage current densities (10 nA/cm²) were achieved. Very low dark-current planar photodiodes InP/InGaAsP/InGaAs have been fabricated using SiO passivation (30 nA/cm²).     

硅锗量子阱结构在硅异质结太阳电池中应用的数值模拟

利用半导体工艺和器件仿真软件silvaco TCAD(Technology Computer Aided Design),模拟研究了采用硅/硅锗合金(silicon/silicon germanium alloy,Si/Si_(1-x)Ge_x)量子阱结构作为吸收层的薄膜晶体硅异质结太阳电池各项性能.模拟结果显示,长波波段光学吸收随锗含量的增加而增加,而开路电压则因Si_(1-x)Ge_x)层带隙的降低而下降.锗含量为0.25时,短路电流密度的增加补偿了开路电压的衰减,效率提升0.2%.氢化非晶硅/晶体硅(a-Si:H/c-Si)界面空穴密度以及Si_(1-x)Ge_x)量子阱的体空穴载流子浓度制约着空穴费米能级的位置,进而影响到开路电压的大小.随着锗含量增加,a-Si:H/c-Si界面缺陷对开压的影响降低,Si_(1-x)Ge_x)量子阱的体缺陷对开压的影响则相应增加.高效率含Si_(1-x)Ge_x)量子阱结构的硅异质结太阳电池的制备需要a-Si:H/c-Si界面缺陷的良好钝化以及高质量Si_(1-x)Ge_x)量子阱的生长.     

稳定的GaAs (2 5 1 1)高密勒指数表面的电子结构

采用格林函数方法对具有稳定结构的GaAs(2 5 11)(1×1)表面的电子结构特性进行了计算. 结果表明：对于理想的GaAs(2 5 11)表面，基本带隙内的表面态主要处在三个能量区域，即 -0.1—0.1eV，085—10eV和1.4—1.6eV之间；吸附两个As原子形成(1×1)再构后，表面态的变化主要表现在0.85—1.0eV之间的表面态完全消失.结合电子数目规则，可以确定处在 - 0.1—0.1eV之间的表面态为全部填满的阴离子悬挂键态或再构引起的As As二聚体键的表 面态，而处在1.4— 关键词： 高密勒指数表面 电子结构 电子数目规则     

Influence of semiconductor cap layer on the impurity-free vacancy disordering of the In<Subscript>0.2</Subscript>Ga<Subscript>0.8</Subscript>As/GaAs multiquantum-well structure by dielectric capping layers

The feasibility of normal GaAs, low-temperature-grown GaAs (LT-GaAs) and low-temperature-grown InGaAs (LT-InGaAs) as the capping layers for impurity-free vacancy disordering (IFVD) of the In_0.2Ga_0.8As/GaAs multiquantum-well (MQW) structure has been studied. The normal GaAs, LT-GaAs and LT-InGaAs layers were tested as the outermost capping layer and the intermediate cap layer underneath the SiO₂ or Si₃N₄ capping layer. The degree of quantum-well intermixing (QWI) induced by rapid thermal annealing was estimated by the shift of the photoluminescence (PL) peak energy. It was found that the IFVD of the In_0.2Ga_0.8As/GaAs MQW structure using LT-GaAs (LT-InGaAs) as the outermost capping layer was much smaller (larger) than that using a SiO₂ (Si₃N₄) capping layer. It was also observed that the insertion of the normal GaAs, LT-GaAs and LT-InGaAs cap layers below the SiO₂ or Si₃N₄ capping layer reduces the degree of QWI and the PL intensity after the QWI. A plausible explanation for the influence of normal GaAs, LT-GaAs and LT-InGaAs cap layers for the QWI of the InGaAs/GaAs structure is also discussed. PACS 68.55.Ln; 73.20.Dx; 78.55.-m     

Quantum well intermixing of multiple quantum wells on InP by argon plasma bombardment and the sputtered-SiO2 film

A quantum well intermixing process combining inductively-coupled-plasma reactive ion etching (ICP-RIE) and SiO₂ sputtering film was investigated for the InGaAsP and InGaAlAs multi-quantum wells (MQWs). Optimal distance is 300-nm-thick for InGaAsP and of 200-nm-thick for InGaAlAs. Between MQWs and the upper cladding by ICP-RIE and bombardment, covering the 300-nm-thick sputtered SiO₂ using rapid thermal annealer (RTA) processing resulted in a band-gap blue-shift of 90 nm for InGaAsP and of 60 nm for InGaAlAs.     

电荷俘获存储器的过擦现象

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法和VASP软件对电荷俘获存储器过擦现象进行了分析研究.通过形成能的计算,确定了含有氮空位缺陷的Si3N4和含有间隙氧缺陷的Hf O2作为研究的对象;俘获能的计算结果表明两种体系对电子的俘获能力比对空穴的大,因而对两体系擦写载流子确定为电子.分别计算了Hf O2和Si3N4擦写前后的能量、擦写前后电荷分布变化、吸附能和态密度,以说明过擦的微观机理.对能量和擦写电荷变化的研究,表明Si3N4相比于Hf O2,其可靠性较差,且Si3N4作为俘获层,在一个擦写周期后,晶胞中电子出现减少现象;界面吸附能的研究表明,Si3N4相比于Hf O2在缺陷处更容易与氧进行电子交换;最后,通过对态密度的分析表明Si3N4和Hf O2在对应的缺陷中均有缺陷能级俘获电子,前者为浅能级俘获,后者为深能级俘获.综上分析表明,Si3N4在氮空位的作用下,缺陷附近原子对电子的局域作用变弱,使得Si3N4作为俘获层时,材料本身的电子被擦出,使得擦操作时的平带偏移电压增大,导致存储器发生过擦.本文的研究结果揭示了过擦的本质,对提高电荷俘获存储器的可靠性以及存储特性有着重要的指导意义.     

Si_3N_4钝化层对横向PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响机理

航天器中电子器件在轨服役期间,会遭受到空间带电粒子及各种射线的辐射环境的显著影响,易于造成电离辐射损伤.本文采用60Coγ射线辐照源,针对有/无Si_3N_4钝化层结构的横向PNP型(LPNP)双极晶体管,开展了电离辐射损伤效应及机理研究.利用KEITHLEY 4200-SCS半导体参数测试仪测试了LPNP晶体管电性能参数(包括Gummel特性曲线和电流增益等).采用深能级瞬态谱分析仪(DLTS),对辐照前后有/无Si_3N_4钝化层结构的LPNP晶体管的电离缺陷进行测试.研究结果表明,在相同吸收剂量条件下,与无Si_3N_4钝化层的晶体管相比,具有Si_3N_4钝化层的LPNP晶体管基极电流退化程度大,并且随吸收剂量的增加,电流增益退化更为显著.通过DLTS分析表明,与无Si_3N_4钝化层的晶体管相比,有Si_3N_4钝化层的晶体管辐射诱导的界面态能级位置更接近于禁带中心.这是由于制备Si_3N_4钝化层时引入了大量的氢所导致,而氢的存在会促使辐射诱导的界面态能级位置更接近于禁带中心,复合率增大,从而加剧了晶体管性能的退化.     

Growth and magnetism of Ni nanoparticles in Ni/Al2O3/Si or Si3N4 multilayers

We report on the fabrication of Ni/Al₂O₃/Si and textured Ni/Al₂O₃/Si₃N₄ multilayers containing Ni nanoparticles that exhibit significantly improved results. The secondary phases arising from thermal reaction between Ni and Si can be remarkably suppressed with increasing layers of Al₂O₃ and deposition of Ni/Al₂O₃ multilayers on Si₃N₄ substrates. Atomic force microscopy shows the formation of large as well as nanoclusters of Ni when grown on Si, whereas textured Ni nanoparticles are formed on Si₃N₄ substrates. The magnetization measurements on Ni/Al₂O₃/Si containing a single buffer layer of Al₂O₃ shows higher coercivity field with magnetic nanowire-like behavior, whereas with several Al₂O₃ alternate layers almost a superparamagnetic-like behavior is observed. However, significantly improved magnetic hysteresis was observed in textured Ni/Al₂O₃/Si₃N₄ multilayers due to preferred alignment of Ni nanocrystallites.