拉曼-光荧光光谱热壁外延生长GaAs/Si薄膜晶体质量研究

本文研究了用热壁外延（HWE）技术在Si衬底上,不同工艺条件生长的GaAs薄膜的拉曼（Raman)和光荧光（PL）光谱。研究表明,在室温下,GaAs晶膜的拉曼光谱的265cm^-1模声子（TO）峰和290cm^-1纵声子（LO）峰的峰值和面积之比随晶膜质量的变化而逐渐变大,FWHM变窄且峰值频移变小,而PL光谱出现在900nm光谱的FWHM较窄,这表明所测得的薄膜为单晶晶膜,在另外一些工艺条件下生长的GaAs薄膜拉曼光谱峰形好,但测不出PL光谱,所生的膜不是单晶,同时对同一晶膜也可判断出其均匀程度,因此我们可以通过拉曼光谱和荧光光谱相结合评定外延膜晶体质量。     

ZnO-Si不同退火条件对生长ZnSe薄膜的影响

研究了作为缓冲层的ZnO薄膜在不同的退火时间、退火温度下退火对Si衬底上生长ZnSe膜质量的影响。当溅射有ZnO膜的Si(111)衬底的退火条件变化时，从X射线衍射谱（XRD）和光致发光谱（PL）中可见，ZnSe(111)膜的晶体质量有较大的变化。变温的PL谱表明，Si衬底上生长的具有ZnO缓冲层的ZnSe膜的近带边发射峰起源于自由激子发射。     

Pb液滴在Ni基底润湿铺展行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了Pb液滴在Ni(100)晶面、(110)晶面和(111)晶面的铺展润湿行为. 结果表明: Pb液滴在Ni(100)及(111)基底上的润湿铺展现象呈各向同性, 而在Ni(110)基底上的润湿铺展现象呈明显的各向异性, 且这种各向异性源于Ni(110)晶面点阵结构上Pb原子沿不同晶向的扩散机制及速度的明显差异; Pb液滴在Ni(111)晶面上铺展时, 未发生表面合金化, 液滴铺展动力学描述近似满足 R² ∝ t, 而液滴在(100)晶面和(110)晶面上铺展时表面产生合金化现象, 铺展动力学关系近似满足 R⁴ ∝ t, 且液滴在(100)晶面上的铺展速度高于(110)晶面上的铺展速度. 关键词： 分子动力学 润湿各向异性 铺展膜 扩散机制     

脉冲激光沉积GaN薄膜的结构和光学特性研究

采用准分子脉冲激光,在Si(111)衬底上生长了带有AlN缓冲层的GaN薄膜, 利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和光致发光光谱(PL)等测试手段研究了不同沉积温度所生长的GaN薄膜结构特征和光学性能.研究表明:沉积温度影响GaN薄膜结构和光学性能,黄带发射峰主要与晶体缺陷有关.在400～700℃沉积范围内随着温度升高,GaN薄膜结构和光学性能提高.     

用MOCVD方法生长的GaAs/GaAsP量子线及其特性

本实验采用普通的光刻和湿法腐蚀技术,将GaAs基片刻蚀成具有W形沟槽样的非平面结构,基片表面为(100)面,沟槽的侧斜面为(111)B面.在此基片上用低压MOCVD设备外延生长了GaAs/GaAsP多层膜,通过扫描电镜和微区拉曼光谱,研究它们的生长特性,发现GaAs和GaAsP的生长速率与基片的晶向及基片上的生长位置有关.根据这一生长特性,选择合适的W形沟道形状,用常规的量子阱外延方式,在W形沟道中央顶部突起的线条状平面上形成宝塔形生长,从而在尖端长出量子线.低温荧光光谱中观察到相应的能量峰,从而证实量子线的存在.     

界面生长中断对GaAs (111)衬底上 AlGaAs/GaAs量子阱电子自旋寿命的影响

用固源分子束外延技术(SSMBE)在GaAs(111)衬底上,采用不同的界面中断时间生长了多组AlGaAs/GaAs多量子阱样品(MQWs),通过室温发光光谱和时间分辨克尔旋转谱(TRKR)研究了界面生长中断对发光光谱半峰全宽(FWHM)和量子阱中电子自旋弛豫时间(自旋寿命)的影响,发现了自旋寿命随着界面生长中断时间的增加呈现先减小后增加的趋势,此变化趋势与荧光光谱半峰全宽表征的材料质量随中断时间的变化一致,适当的界面生长中断时间能有效的增加GaAs (111)衬底上AlGaAs/GaAs 多量子阱中电子自旋寿命。     

一种新型硅基3C-SiC的生长方法及光谱学表征

采用LPCVD技术, 以CH4和H2混合气体为反应源气, 在n-Si（111）衬底上生长3C-SiC晶体薄膜。H2在反应过程中作为稀释气体和运输气体, CH4作为碳源, 硅源有衬底硅来提供。利用X射线衍射分析仪、场发射扫描电子显微镜、激光拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱分别研究3C-SiC薄膜的晶相结构、表面形貌及其光谱性质。结果表明此生长方法可以成功的成长出3C-SiC薄膜。     

GaAs-InP异质材料的结构特性和光学特性研究

我们在低压金属有机汽相沉积(MOCVD)设备上采用两步升温法与金属有机源流量周期调制生长界面过渡层方法制备出GaAs-InP材料,并对此进行了X-射线衍射、低温光致发光谱(PL)和Raman谱分析,结果表明,GaAs外延层的位错密度低于用两步升温法得到的GaAs材料,PL谱峰较强,GaAs的特征激子峰和杂质相关的激子峰同时被测到。Raman谱PL谱的峰移表明GaAs外延层处于(100)双轴伸张应力下,应力大小随温度变化是由于GaAs、InP之间的热膨胀系数不同。     

GaAs间隔层厚度对InAs/GaAs量子点分子光学性质的影响

采用光致荧光发射谱(PL)和时间分辨荧光发射谱(TRPL)研究了GaAs间隔层厚度对自组装生长的双层InAs/GaAs量子点分子光学性质的影响.首先,测量低温下改变激发强度的PL谱,底层量子点和顶层量子点的PL强度比值随激发强度发生变化,表明两层量子点之间的耦合作用和层间载流子的转移随着间隔层厚度变大而变弱.接着测量改变温度的PL谱,量子点荧光光谱峰值位置(Emax)、半峰全宽及积分强度随温度发生变化,表明GaAs间隔层厚度直接影响到量子点内载流子的动力学过程和量子点发光的热淬灭过程.最后,TRPL测量发现60mL比40mL间隔层厚度样品的载流子隧穿时间有明显延长.     

光谱增感剂对AgBr微晶光电子衰减时间特性的影响

本工作利用高时间分辨的微波吸收薄膜介电谱测量技术,测量了菁染料光谱增感后的AgBr晶体在35ps超短脉冲激光曝光后产生的自由光电子和浅俘获光电子随时间衰减的光电子衰减时间分辨谱,分析了不同的染料增感条件对材料光电子时间特性的影响关系,实验验证了吸附在T-颗粒(111)晶面上的染料比吸附在立方体(100)晶面上的染料更有效、更有助于形成潜影的论据。     

基于拉曼光谱技术的光栅耦合结构半导体激光器的可靠性分析

光栅耦合结构的半导体激光器在自由空间光通信、卫星间通信、激光雷达测距、大气环境检测以及医学成像等领域有着广泛的应用前景。为了分析光栅耦合结构的半导体激光器的可靠性,本文基于拉曼光谱技术,对光栅耦合结构的半导体激光器在不同的制备阶段及其成品进行了检测。我们发现,对于未进行任何工艺加工的半导体激光器芯片,GaAs纵向(LO)光学光子模式的振动强而横向(TO)光学光子模式的振动弱;当在GaAs芯片表面生长一层SiO_2膜后,LO模式向长波数方向移动,强度没有变化。当在生长SiO_2膜的GaAs芯片上刻蚀100μm的台面后,GaAs的LO模式的振动减弱而TO模式的振动加强,且峰出现宽化现象;在100μm的台面上刻蚀光栅后,GaAs的LO模式的振动继续减弱而TO模式的变得更强,这说明在光栅耦合激光器的制备工艺过程中引入了缺陷。通过与无光栅的半导体激光器进行对比测试,光栅耦合结构半导体激光器无论出光面上有无缺陷,其拉曼光谱均有缺陷峰存在,进一步证明了在光栅结构的制备过程中,引入了应变或者缺陷,对其可靠性产生了影响,导致光栅耦合结构的半导体激光器可靠性降低。     

压应力场下PLZT铁电陶瓷的原位Raman观测

铁电陶瓷材料在外场加载下的畴变所引起的材料结构变化,是导致材料性能衰变和破坏的主要原因,Raman光谱技术是一种研究铁电材料畴变和微结构变化的无损伤性及原位微区的观测方法。采用传统固相法合成Zr/Ti原子比为53/478的掺镧锆钛酸铅(PLZT)铁电陶瓷材料,采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜及Precision_LC铁电测试系统分别对试样进行结构形貌表征和铁电物理性能测试,利用自制的应力加载装置与Raman光谱仪联用,实现不同压应力场作用下试样的原位Raman谱测试,考察和分析Raman谱软模E(2TO)和E(3TO+2LO)+B1的峰强和峰位随散射偏振方向的变化规律。结果表明,不同压应力场下Raman软模E(2TO)和E(3TO+2LO)+B1的峰强均随散射偏振角度呈现正弦式的变化规律,在60°偏振角度上软模峰强最大,在150°偏振角度上软模峰强最小。随着压应力场的增加,在0°和60°偏振角度获得的软模峰强随应力场的增加呈现明显的下降趋势,而在90°和150°偏振角度获得的软模峰强基本不变。压应力场变化对PLZT陶瓷的Raman软模E(2TO)和E(3TO+2LO)+B1的峰位均不产生影响。     

ZnSe-ZnS应变超晶格的Raman散射

本文报导了Znse—ZnS应变超晶格的Raman光学声子谱.我们观测到,随着应变大小的改变,ZnSe和ZnS的纵向光学声子发生频移.ZnSe层中纵向光学声子可发生较大的蓝移,也可发生较小的红移;ZnS层中的纵向光学声子发生较大的红移.这些现象为“应变场下的光学模理论”所解释.文中还报导了在波数为110cm-1处观测到一很强的散射峰,并把它归结为超晶格表面层单斜Se所引起的散射;在其它地方还观测到非晶态Se、三角Se引起的散射峰.     

Raman scattering of polycrystalline GaSb thin films grownby co-evapouration process

<正>This paper reports that GaSb thin films have been co-deposited on soda-lime glass substrates.The GaSb thin film structural properties are characterized by Raman spectroscopy.The Sb-A_1g/GaSb-TO ratio decreases rapidly with the increase of substrate temperature,which suggests a small amount of crystalline Sb in the GaSb thin film and suggests that Sb atoms in the thin film decrease.In Raman spectra,the transverse optical（TO） mode intensity is stronger than that of the longitudinal optical（LO） mode,which indicates that all the samples are disordered.The LO/TO intensity ratio increases with increasing substrate temperature which suggests the improved polycrystalline quality of the GaSb thin film.A downshift of the TO and LO frequencies of the polycrystalline GaSb thin film to single crystalline bulk GaSb Raman spectra is also observed.The uniaxial stress in GaSb thin film is calculated and the value is around 1.0 GPa.The uniaxial stress decreases with increasing substrate temperature.These results suggest that a higher substrate temperature is beneficial in relaxing the stress in GaSb thin film.     

Zn_（1－x）Mg_xS_ySe_（1－y）四元半导体合金的拉曼散射光谱研究

用分子束外延方法在ＧａＡｓ（１００）衬底上生长了Ｚｎ１－ｘＭｇｘＳｙＳｅ１－ｙ四元半导体合金薄膜．用Ｘ－射线衍射方法确定了外延层的结构和晶格常数．测量了这些样品在平行和垂直两种不同几何配置下的拉曼散射光谱并对其特性做了研究。从实验上观察到了四类不同的晶格振动模：类ＺｎＳｅ的ＴＯ和ＬＯ模以及类ＺｎＳ和类ＭｇＳ的ＬＯ模，实验发现：在ＺｎＳｅ和ＺｎＳＳｅ中加入Ｍｇ使得类ＺｎＳｅ的ＴＯ和ＬＯ模的振动频率下降；同时，也使类ＺｎＳ模的频率随Ｓ的增加率减小。     

Effect of changing incident wavelength on Raman features of optical phonons in SiC nanorods and TaC nanowires

Novel Raman scattering in polar semiconductor SiC and TaC one-dimensional materials have been carried out. With increasing incident laser wavelength from 488 to 633 nm there is a huge difference in Raman intensity enhancement for the LO/IF peaks and the TO peak. This has been interpreted as due to Fröhlich interaction and abundant defects in polar nano-scale semiconductor materials.     

GaAs(100)衬底上ZnSe薄膜的热壁束外延生长

介绍热壁束外延法生长ZnSe/GaAs异质结工作。低能电子衍射和俄歇电子能谱对样品的原位检测表明,用此方法可以在GaAs(100)衬底上外延得到单晶的ZnSe(100)薄膜。当外延生长速率大时,Znse薄膜质量下降,样品的Raman谱中出现TO模。X射线衍射实验结果表明,这种外延膜质量的退化主要是由于在ZnSe(100)薄膜体内存在〈111〉方向的晶核。 关键词：     

Si(100)和蓝宝石(0001)衬底上3C-SiC的Raman研究

单晶Si和蓝宝石(0001)是两种重要的3C-SiC异质外延衬底材料，然而，由于Si及蓝宝石和3C-SiC之间大的晶格失配度和热膨胀系数失配度，在3C-SiC中会产生很大的内应力，直接影响3C-SiC的电学特性。Raman散射测试是一个功能很强的测试方法，其强度、宽度、Raman位移等有关Raman参数可以给出有关SiC晶体质量的信息，其中包括内应力。利用背散射几何构置的Raman方法研究了Si(100)和蓝宝石(0001)村底上LPCVD方法生长的SiC外延薄膜，在生长的所有样品中均观察到了典型的3C-SiC的TO和LO声子峰，在3C-SiC／Si材料中，这两个声子峰分别位于970．3cm-l和796．0cm-1，在3C-SiC／蓝宝石材料中，分别位于965．1cm^-1和801．2cm-1，这一结果表明这两种外延材料均为3C-SiC晶型。利用一个3C-SiC自由膜作为无应力标准样品,并根据3C-SiC／Si和3C-SiC／蓝宝石的TO和LO声子峰Raman位移相对于自由膜的移动量，得到3C-SiC中的内应力约分别为1GPa和4GPa。实验发现在这两种材料的TO声子峰的Raman位移移动方向相反，通过比较3C-SiC、Si和蓝宝石的热膨胀系数，预期Si衬底上的3C-SiC外延膜受到的应力为张应力，而蓝宝石衬底上3C-SiC受到的应力则为压应力。     

高质量ZnO及BeZnO薄膜的发光性质

用分子束外延设备插入缓冲层在c面蓝宝石上生长得到高质量ZnO和BeZnO薄膜。XRD测试显示薄膜具有六方结构和c轴取向,并具有良好的晶体质量,其中ZnO薄膜的半高宽仅为108 arcsec,Be_xZn_1-xO薄膜的半高宽小于600 arcsec。对ZnO和BeZnO薄膜的拉曼光谱进行对比研究发现,随着Be元素的掺入,A₁(LO)、A₁(2LO)声子模频率往大波数方向移动,并且首次发现了与Be元素掺杂有关的局域振动模。利用变温光致发光光谱研究了薄膜的发光性质,结果显示ZnO薄膜室温光致发光只出现一个紫外发发光峰(378 nm),而低温光谱(80 K)则出现了很强的自由激子发光峰。随着温度的升高,束缚激子发光逐渐湮灭向自由激子发光转变,并且峰值位置红移。相对于ZnO薄膜,BeZnO薄膜的紫外发光主峰位置蓝移,并且由于Be元素的掺入导致薄膜晶体质量下降,在低温(80 K)光致发光光谱中没有出现强的自由激子发光峰。另外,在低温光致发光及拉曼光谱中,主峰位置在100~200 K之间有局部最大值,推测为由于合金晶格热膨胀系数失配而引起的应力效应。