化学束外延（CBE）技术

化学束外延是最近几年发展起来的一种新的外延技术．本文在把化学束外延与分子束外延和金属有机物化学气相淀积比较的基础上，介绍了化学束外延的基本原理、生长动力学过程和它的突出优点，同时总结了该技术在半导体材料和光电器件制备方面的应用，最后简要指出了目前它存在的不足之处．     

锗硅/硅异质结材料的化学气相淀积生长动力学模型

基于化学气相淀积(CVD)的Grove理论和Fick第一定律,提出并建立了锗硅(SiGe)/硅(Si)异质结材料减压化学气相淀积(RPCVD)生长动力学模型.与以前锗硅/硅异质结材料生长动力学模型仅考虑表面反应控制不同,本模型同时考虑了表面反应和气相传输两种控制机理,并给出了两种控制机理极限情况下的模型.本模型不仅适用于低温锗硅/硅应变异质结材料生长的表征,也适用于表征高温锗硅/硅弛豫异质结材料生长的表征.将模型计算值与实验结果进行了对比,无论是625℃低温下的应变SiGe的生长,还是900℃高温下的弛豫 关键词： SiGe/Si异质结材料 化学气相淀积生长动力学模型 Grove理论 Fick第一定律     

分子束外延生长GaN薄膜的新方法

GaN是一种宽禁带半导体材料,非常适合于制作从蓝光到近紫外波段的光电器件,它也是Ⅱ-V族含氮化合物中研究得最充分的材料,近年来在国际上受到很大重视.在材料制备方面初步解决了p型掺杂的困难,从而制成了高功率的发光二极管. 目前生长GaN比较成功的方法是使用有机气体氮源的金属有机物化学汽相淀积.但它所生成的是纤锌矿(六角)结构,而且是生长在蓝宝石衬底上.生长温度也高达1000℃.要使得GaN材料有可能实用,需要采用低温生长的分子束外延(MBE)技术,并在GaAs,Si等半导体衬底上生长出闪锌矿(立方)结构的GaN薄膜.这样才有可能最终解决p型…     

AlN/蓝宝石模板上生长的GaN研究

研究了在分子束外延制备的AlN/蓝宝石模板上采用金属有机物化学气相外延生长的非故意掺杂GaN的材料性质.采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜研究了AlN模板的晶体质量和表面相貌对GaN的影响.结果表明,当AlN的表面粗糙度较小时,尽管AlN模板的位错密度较高((102)面XRD ω扫描半高全宽900—1500 arcsec),但生长得到的GaN依然具有和在蓝宝石衬底上采用"二步法"生长的GaN可比拟的晶体质量((002)面XRD ω扫描半高全宽200—30 关键词： 氮化镓 氮化铝 金属有机物化学气相外延     

用于POF的高性能共振腔发光二极管

提出用AlGaAs材料为n型下DBR,AlGaInP材料为p型上DBR,GaInP/AlGaInP多量子阱为有源区来制备650nm波长的共振腔发光二极管（RCLED）.用传输矩阵法对器件的结构进行了理论设计,并制备了RCLED和普通LED两种结构.测试结果表明,RCLED有更高的发光效率,是普通LED的近1.3倍,当注入电流从3mA增加到30mA时,RCLED的峰值波长只变化了1nm,而普通LED的波长则变化了7nm,且RCLED的光谱半宽窄,远场发散角小. 关键词： 发光二极管 共振腔 金属有机物化学气相淀积     

生长温度对AlGaInN四元合金薄膜性质的影响

利用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）方法在c面蓝宝石（α-Al₂O₃）衬底上外延生长了铝镓铟氮（AlGaInN）四元合金薄膜.合金薄膜的生长温度设置为800,850,900 ℃,对获得的样品进行对比分析发现：随着生长温度的升高,合金中的In组分单调降低,而Al组分则基本保持恒定.当合金薄膜的生长温度升高到850 ℃时,薄膜表面开始出现V型缺陷;生长温度进一步升高到900 ℃时,偏析In原子的脱吸附作用加剧,V型缺陷成核被弱化,使V型缺陷的特征尺 关键词： AlGaInN 金属有机物化学气相沉积 生长温度     

MOVPE低温生长的n型GaN电学特性研究

系统研究了采用金属有机物化学气相外延方法在740℃和900℃条件下生长的n型GaN的电学特性. 电化学电容-电压测试表明,在低温条件下采用三乙基镓作为Ga源生长有利于降低非故意掺杂n型GaN的背景杂质浓度. 另外,对重掺Si的n型GaN的霍耳效应测试表明,随着Si掺杂浓度增大,电子浓度相应线性增大,表现出杂质带导电特性,而迁移率则相应减小. 同时,原子力显微镜测试和X射线衍射测试均表明生长温度和掺杂浓度对外延材料的表面形貌和晶体质量有影响,特别是在高掺杂浓度的情况下,样品的表面形貌恶化更严重. 在所研究的 关键词： n型GaN 电子浓度 迁移率     

光化学气相淀积SiGe/Si材料的机制分析

本文对光化学气相淀积SiGe/Si过程中气相反应机制和表面反应历程进行了分析和讨论.利用表面反应动力学的有关理论,结合光化学气相淀积的特点,推导出光化学气相淀积SiGe/Si过程中的生长速率和生长压力的关系.并给出该理论结果和实际实验结果的比较.     

衬底温度对化学气相淀积原位生长YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜的影响

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)技术在氧化钇稳定的 ZrO_2(YSZ)衬底上一次生长出零电阻温度大于85K 的 YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO)超导薄膜.研究了衬底温度对薄膜结构的影响,获得薄膜取向与衬底温度的关系和形成超导相的最低温度范围.此外,讨论了薄膜与衬底间的外延关系.     

低反向漏电自支撑衬底AlGaN/GaN肖特基二极管

氮化镓材料具有大的禁带宽度(3.4 eV)、高的击穿场强(3.3 MV/cm),在高温、高压等方面有良好的应用前景.尤其是对于铝镓氮/氮化镓异质结构材料而言,由极化效应产生的高面密度和高迁移率二维电子气在降低器件导通电阻、提高器件工作效率方面具有极大的优势.由于缺乏高质量、大尺寸的氮化镓单晶衬底,常规氮化镓材料均是在蓝宝石、硅和碳化硅等异质衬底上外延而成.较大的晶格失配和热失配导致异质外延过程中产生密度高达10~7—10¹⁰ cm^–2的穿透位错,使器件性能难以进一步提升.本文采用基于自支撑氮化镓衬底的铝镓氮/氮化镓异质结构材料制备凹槽阳极结构肖特基势垒二极管,通过对欧姆接触区域铝镓氮势垒层刻蚀深度的精确控制,依托单步自对准凹槽欧姆接触技术解决了低位错密度自支撑氮化镓材料的低阻欧姆接触技术难题,实现了接触电阻仅为0.37Ω·mm的低阻欧姆接触;通过采用慢速低损伤刻蚀技术制备阳极凹槽区域,使器件阳极金属与氮化镓导电沟道直接接触,实现了高达3×107开关比的高性能器件,且器件开启电压仅为0.67 V, 425 K高温下,器件反向漏电仅为1.6×10...     

生长温度对MOCVD外延ZnO纳米结构的影响

为了探究生长温度对外延ZnO纳米结构的影响,得到ZnO纳米结构可控生长的生长温度条件。利用金属有机化学气相沉积（MOCVD）方法,设计并获得了不同生长温度的ZnO外延样品,并对所有样品进行了表面形貌、光学特性、电学特性表征和结晶质量表征。实验结果表明:600℃生长的ZnO纳米柱横向尺寸最小,为65 nm左右,其光学特性也相对较好,晶体衍射峰的半峰宽最小,为0.165°,晶粒尺寸最大,为47.6 nm;电学性质相对最优的为640℃生长的ZnO样品,霍尔迁移率高达23.5 cm²/（V·s）。通过结果分析发现,生长温度能影响外延ZnO的生长模式,从而影响ZnO的形貌、光学、电学和晶体质量等特性。     

Different variation behaviors of resistivity for high-temperature-grown and low-temperature-grown p-GaN films

Two series of p-GaN films grown at different temperatures are obtained by metal organic chemical vapor deposition(MOCVD). And the different variation behaviors of resistivity with growth condition for high- temperature(HT)-grown and low-temperature(LT)-grown p-GaN films are investigated. It is found that the resistivity of HT-grown p-GaN film is nearly unchanged when the NH_3 flow rate or reactor pressure increases. However, it decreases largely for LT-grown p-GaN film.These different variations may be attributed to the fact that carbon impurities are easy to incorporate into p-GaN film when the growth temperature is low. It results in a relatively high carbon concentration in LT-grown p-GaN film compared with HT-grown one. Therefore, carbon concentration is more sensitive to the growth condition in these samples, ultimately,leading to the different variation behaviors of resistivity for HT- and LT-grown ones.     

p型层结构与掺杂对GaInN发光二极管正向电压温度特性的影响

在温度变化时, 如果GaInN发光二极管能够保持相对稳定的工作电压对其实际应用具有重要意义. 本文通过金属有机化学气相沉积生长了一系列包含不同有源区结构、不同p型层结构以及不同掺杂浓度纵向分布的样品, 并对其在不同温度区间内正向电压随温度变化的斜率(dV/dT)进行了研究. 结果表明: 1)有源区中包括插入层设计、量子阱结构以及发光波长等因素的变化对正向电压随温度变化特性影响很小; 2)影响常温区间(300 K± 50 K)正向电压随温度变化斜率的最主要因素为p-AlGaN 电子阻挡层起始生长阶段的掺杂形貌, 具有p-AlGaN陡掺界面的样品电压变化斜率为-1.3 mV·K^-1, 与理论极限值 -1.2 mV·K^-1十分接近; 3) p-GaN主段层的掺Mg浓度对低温区间(<200 K)的正向电压随温度变化斜率有直接影响, 掺Mg浓度越低则dV/dT斜率越大. 以上现象归因于在不同温度区间, p-AlGaN 以及p-GaN 发生Mg受主冻结效应的程度主要取决于各自的掺杂浓度. 因此Mg掺杂浓度纵向分布不同的样品在不同的温度区间具有不同的串联电阻, 最终表现为差异很大的正向电压温度特性.     

Nb掺杂对还原性烧结的TiO2-δ陶瓷的晶体结构及热电性能的影响

利用传统的固相反应法在还原性气氛1200 ℃下分别制备出不同Nb掺杂量的Ti_1-xNb_xO_2-δ陶瓷样品.样品的粉末X射线衍射(XRD)结果显示:Nb掺杂量x较低时样品为多相混合,当Nb掺杂量x>0.02时样品为单一的四方相金红石型结构.在室温到900 K的测试温区,测试了单相样品(x=0.02,0.03,0.04)的电导率、Seebeck系数和热导率.测试 关键词： 氧化钛陶瓷 热电性能 氧空位     

SiO2/Si衬底上石墨烯的制备与结构表征

在分子束外延(MBE)设备中,利用直接沉积C原子的方法在覆盖有SiO₂的Si衬底(SiO₂/Si)上生长石墨烯,并通过Raman光谱和近边X射线吸收精细结构谱等实验技术对不同衬底温度(500℃,600℃,700℃,900℃,1100℃,1200℃)生长的薄膜进行结构表征.实验结果表明,在衬底温度较低时生长的薄膜是无定形碳,在衬底温度高于700℃时薄膜具有石墨烯的特征,而且石墨烯的结晶质量随着衬底温度的升高而改善,但过高的衬底温度会使石墨烯质量降低.衬底温度为1100℃时结晶质量最好.衬底温度较低时C原子活性较低,难以形成有序的C-sp²六方环.而衬底温度过高时(1200℃),衬底表面部分SiO₂分解,C原子与表面的Si原子或者O原子结合而阻止石墨烯的形成,并产生表面缺陷导致石墨烯结晶变差.     

氧化镓薄膜的制备及其日盲紫外探测性能研究

采用射频磁控溅射方法在蓝宝石单晶衬底上沉积氧化镓(Ga2O3)薄膜,并通过光刻剥离工艺(Lift-off)制备了金属-半导体-金属结构的Ga2O3日盲紫外探测器。对不同温度下沉积的Ga2O3薄膜分析表明,在800℃下获得的薄膜结晶质量最好,薄膜的导电性则随着沉积温度的上升先增大后减小。在800℃制备的β-Ga2O3薄膜的可见光透光率大于90%,光学吸收边在255 nm附近。在10 V偏压下,探测器的暗电流约为1n A,光电流达800 n A,对紫外光响应迅速。器件的响应度达到0.3 A/W,260 nm波长处的响应度是290 nm波长对应响应度的40倍,可实现日盲紫外波段的探测。     

1000 V p-GaN混合阳极AlGaN/GaN二极管

GaN材料具有优异的电学特性,如大的禁带宽度(3.4 eV)、高击穿场强(3.3 MV/cm)和高电子迁移率(600 cm~2/(V·s)). AlGaN/GaN异质结由于压电极化和自发极化效应,产生高密度(1×10~(13)cm~(-2))和高迁移率(2000 cm~2/(V·s))的二维电子气(2DEG),在未来的功率系统中, AlGaN/GaN二极管具有极大的应用前景.二极管的开启电压和击穿电压是影响其损耗和功率处理能力的关键参数,本文提出了一种新型的具有高阻盖帽层(high-resistance-cap-layer, HRCL)的p-GaN混合阳极AlGaN/GaN二极管来优化其开启电压和击穿特性.在p-GaN/AlGaN/GaN材料结构基础上,通过自对准的氢等离子体处理技术,在沟道区域形成高阻盖帽层改善电场分布,提高击穿电压,同时在阳极区域保留p-GaN结构,用于耗尽下方的二维电子气,调控开启电压.制备的p-GaN混合阳极(p-GaN HRCL)二极管在阴阳极间距Lac为10μm时,击穿电压大于1 kV,开启电压+1.2 V.实验结果表明, p-GaN混合阳极和高阻GaN盖帽层的引入,有效改善AlGaN/GaN肖特基势垒二极管电学性能.     

高温高压下黑云斜长片麻岩的电性研究

 在压力1 GPa、温度250~1 100 ℃、频率0.1 Hz~1 MHz的条件下,采用阻抗谱方法,对来自阴山造山带的太古代黑云斜长片麻岩进行了电导率实验研究。实验发现：（1） 所有样品的阻抗谱都是由一个大的高频半圆弧Ⅰ和一个小的被压缩了的低频弧Ⅱ组成,阻抗弧Ⅰ主要代表矿物颗粒内部传导机制,阻抗弧Ⅱ更有可能代表的是样品和电极之间的传导机制;（2） 电导率随温度的变化遵循Arrhenian定律,但在700~750 ℃间有近一个量级的跳跃,通过对比实验前后样品的显微照片和探针分析数据,认为这一电导率的大幅跳跃可能是样品中黑云母发生大量脱水熔融的缘故;（3） 在高温段750~1 100 ℃,部分熔融样品的电导率主要由钠离子传导控制;（4） 在低温段250~700 ℃,样品的激活能为0.53 eV;在高温段750~1 100 ℃,样品的激活能为1.41 eV。激活能的改变可能与样品的结构变化有关,还与样品和熔体中钠的含量以及扩散有关。     

Sm0.9Sr0.1AlO3-δ钙钛矿氧化物的固相反应合成和电学性能

用固相反应法制备了Sm_0.9Sr_0.1AlO_3-δ钙钛矿氧化物陶瓷.通过XRD,SEM和交流复阻抗谱以及氧浓差电池方法研究了样品的物相结构、微观形貌、电学性能及输运机理.结果表明,在1650℃烧结时,可以制备出单相的具有四方钙钛矿结构的氧化物Sm_0.9Sr_0.1AlO_3-δ;1650℃烧结16 h时的Sm_0.9Sr_0.1AlO_3-δ样品具有最高的相对密度和电导率,其值分别为96.7%和1.3×10^-2S/cm(900℃),比未掺杂的SmAlO₃的电导率大4个数量级左右,高温区电导活化能(T>670℃)小于低温区电导活化能(T<670℃);Sm_0.9Sr_0.1AlO_3-δ在空气气氛中是一个氧离子和电子空穴的混合导体,氧离子迁移数在0.7左右,并随温度升高逐渐增加,氧离子电导活化能(0.95eV)大于空穴电导活化能(0.84eV),900℃时氧离子电导率为9.65×10^-3S/cm. 关键词： 3')" href="#">SmAlO₃ 氧离子导电性 混合导体 活化能