Ga2O3/GaN/蓝宝石模板上β-Ga2O3薄膜的生长

为获得高质量的β-Ga2O3薄膜,将c面蓝宝石上生长的GaN薄膜进行高温氧化制成了Ga2O3/GaN/蓝宝石模板,进而在模板上利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺进行了β-Ga2O3薄膜的同质外延。通过X射线衍射仪、原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜等方法对样品的晶体结构、表面形貌等性质进行测试与分析。结果表明,该方法获得的β-Ga2O3薄膜晶体质量受GaN薄膜氧化效果与MOCVD工艺条件等因素影响较大。通过优化实验条件,得到了质量较高的β-Ga2O3薄膜。与蓝宝石上或GaN薄膜上异质外延得到的β-Ga2O3薄膜相比,薄膜的晶体质量明显提高。通过对比不同样品的晶体质量、表面形貌和制备过程,发现该方法成功地将β-Ga2O3薄膜在蓝宝石衬底或GaN/蓝宝石模板上异质外延转化为了Ga2O3/GaN/蓝宝石模板上的同质外延,有效地减小了β-Ga2O3薄膜和蓝宝石、GaN之间较大的晶格失配和热失配,有利于提高β-Ga2O3薄膜的晶体质量。     

Zn掺杂β-Ga2O3薄膜的制备和特性研究（英文）

β-Ga2O3是一种宽带隙半导体材料,能带宽度Eg≈5.0eV,在光学和光电子学领域有广泛的应用.用射频磁控溅射方法在Si衬底和远紫外光学石英玻璃衬底制备了本征β-Ga2O3薄膜及Zn掺杂β-Ga2O3薄膜,用紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪、荧光分光光度计对本征β-Ga2O3薄膜及Zn掺杂β-Ga2O3薄膜的光学透过、光学吸收、结构和光致发光进行了测量,研究了Zn掺杂和热退火对薄膜结构和光学性质的影响.退火后的β-Ga2O3薄膜为多晶结构,与本征β-Ga2O3薄膜相比,Zn掺杂β-Ga2O3薄膜的β-Ga2O3(111)衍射峰强度变小,结晶性变差,衍射峰位从35.69°减小至35.66°.退火后的Zn掺杂β-Ga2O3薄膜的光学带隙变窄,光学透过降低,光学吸收增强,出现了近边吸收,薄膜的紫外、蓝光及绿光发射增强.表明退火后Zn掺杂β-Ga2O3薄膜中的Zn原子被激活充当受主.     

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。     

W掺杂对β-Ga_2O_3导电性能影响的理论研究

采用密度泛函理论的平面波超软赝势计算方法,对不同W掺杂浓度下β-Ga2O3的导电性能进行研究.计算了β-Ga2(1-x)W2x O3(x=0,0.0625,0.125)的优化参数、总态密度和能带结构.结果表明,W掺入β-Ga2O3使Ga2(1-x)W2x O3材料的体积增大,总能量升高,稳定性降低.当W的掺杂量较小时,其电子迁移率较大,导电性能也很强.当增加W的掺杂量,Ga2(1-x)W2x O3材料的平均电子有效质量就略有增大,能隙变得越窄,这与实验的变化趋势相一致.     

Bi_2O_3-B_2O_3-Ga_2O_3玻璃的三阶非线性研究

采用传统熔融淬冷法制备了4组高Bi2O3含量的Bi2O3-B2O3-Ga2O3玻璃样品。测试了样品的密度、折射率和透过光谱,并分析了它们和Ga2O3含量之间的关系,拟合了样品的线性折射率随波长的变化曲线。根据Z扫描实验原理,利用钛宝石飞秒激光器测量了800 nm波长下各个样品的三阶非线性折射率n2以及非线性吸收系数β。结果表明:随着Ga2O3含量的增加,样品的线性折射率n0和三阶非线性折射率n2也随之增加,线性折射率最大样品对应的n2和β分别为3.331×10-18m2/W和0.695 cm/GW,表明该系列玻璃样品是一种优良的三阶非线性光学基质材料。     

Influence of Phase Transition of Starting Materials on Growth of GaN Nanomaterials by CVD

Ground by mechanical ball milling under certain conditions, β-Ga2O3 powders can transit to ε-Ga2O3 ones. As starting materials, Ga2O3 powders treated by different methods are used to prepare GaN nanomaterials. It is found that the morphologies of GaN nanomaterials are quite different due to the phase transition of Ga2O3 from β-Ga203 to ε-Ga203.     

金属有机物化学气相沉积法生长Ga2(1-χ)In2χO3薄膜的结构及光电性能研究

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法在蓝宝石(0001)衬底上制备出了Ga2(1-χ)In2χO3(χ=0.1-0.9)薄膜,研究了薄膜的结构、电学和光学特性以及退火处理对薄膜性质的影响.测量结果表明:当In组分χ=0.2时,样品为单斜β-Ga2O3,结构;χ=0.5的样品,薄膜呈现非晶结构,退火处理后薄膜结构得到明显的改善,由非晶结构转变为具有(222)单一取向的立方In2O3结构;对于χ=0.8,薄膜为立方In2O3,结构,退火后薄膜的晶体质量得到提高.在可见光区薄膜本身的透过率均达到了85%以上,带隙宽度随样品中Ga含量的改变在3.76-4.43 eV之间变化,且经退火处理后带隙宽度明显增大.     

射频磁控溅射法制备N掺杂β-Ga2O3薄膜的光学特性

在不同氨分压比(0～30％)下,用射频磁控溅射法在玻璃和硅衬底上制备了N掺杂β-Ga2O3薄膜.研究了氨分压比和退火对薄膜光学和结构特性的影响.N掺杂β-Ga2O3薄膜的微结构、光学透过率、光学吸收和光学带隙随着氨分压比的增加发生了显著变化.观察到了绿光、蓝光和紫外发光带,并对每个发光带进行了讨论.     

氧流量对热蒸发CVD法生长β-Ga2O3纳米材料的结构及发光特性的影响

用热蒸发CVD法制备了β-Ga2O3纳米材料, 并用光致发光(PL)方法研究了其发光特性.X射线衍射分析显示, 产物为单斜结构的β-Ga2O3.扫描电子显微镜测试表明:在较小氧流量条件下制备的产物为β-Ga2O3纳米带, 宽度小于100nm, 长度有几微米; 较大氧流量时制备出β-Ga2O3纳米晶粒结构, 晶粒尺度在80-156nm.PL的测试表明: β-Ga2O3纳米结构在波长516nm处有很强的绿色发光带, 且随着氧流量的逐渐增加发光强度逐渐减弱.在氧气氛中900℃退火2h处理后, 发光强度减弱, 进一步证实氧空位缺陷是β-Ga2O3纳米材料发光的主要因素.     

High-Pressure and High-Temperature Behaviour of Gallium Oxide

High-temperature and high-pressure behaviours of β-Ga2O3 powder are studied by energy-dispersive x-ray diffrac- tion in a diamond anvil cell （DAC）. It is found that the phase transition from the monoclinic β-Ga2O3 to the trigonal α-Ga2O3 occurs at around 19.2 GPa under cold compression. By heating the powder to 2000 K at 30 GPa, we confirm that α-Ga2O3 is the most stable structure at the high pressure. Furthermore, the structural transition from β-Ga2O3 to α-Ga2O3 is irreversible. After laser heating, the recrystallized Ga2O3 has a preferable （012） orientation. This interesting behaviour is also discussed.     

Al替代对β-Ga2 O3∶Cr3＋结构与发光性能影响

高温固相法制备了（Ga1- x Alx ）2 O3∶Cr3＋（x＝0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5）系列荧光粉。X射线衍射分析表明Al3＋含量增加后,物相依然保持β-Ga2 O3的相。此外随着Al离子含量的逐渐增加,高衍射角峰位向右移动表明Al离子进入了β-Ga2 O3晶格中。激发光谱中258,300,410和550 nm左右的峰位分别对应基质Ga2 O3的带与带的吸收跃迁、电荷迁移带跃迁、Cr3＋的4 A2→4 T1以及4 A2→4 T2跃迁。随着Al离子掺杂量的增加,激发光谱峰位都呈现出不同程度的蓝移现象,这分别是由于基质的带隙能量、C r3＋与配体之间的电负性以及晶场强度增大所导致的。在发射光谱中,随着Al3＋替代Ga3＋,Cr3＋的发光由宽带发射变为窄带发射,这是由于Al3＋的掺入改变了Cr3＋周围的晶场,从而Cr3＋的红光发射由原来的4 T2→4 A2变为2 E→4 A2跃迁发射。Al离子掺杂改善了样品的长余辉发光特性,并且Al离子含量达到0.5时显示出较长时间的肉眼可见的近红外余辉发射。热释发光曲线显示材料中具有合适的陷阱能级,这也是材料产生长余辉发光的原因。     

Growth of β-Ga2O3 nanorods by ammoniating Ga2O3/V thin films on Si substrate

This paper reports that/3-Ga2O3 nanorods have been synthesized by ammoniating Ga2O3 films on a V middle layer deposited on Si（111） substrates. The synthesized nanorods were confirmed as monoclinic Ga2O3 by x-ray diffraction,Fourier transform infrared spectra. Scanning electron microscopy and transmission electron microscopy reveal that the grown β-Ga2O3 nanorods have a smooth and clean surface with diameters ranging from 100 nm to 200 nm and lengths typically up to 2μm. High resolution TEM and selected-area electron diffraction shows that the nanorods are pure monoclinic Ga2O3 single crystal. The photoluminescence spectrum indicates that the Ga2O3 nanorods have a good emission property. The growth mechanism is discussed briefly.     

催化剂对热蒸发CVD法生长β-Ga2O3纳米材料的结构及发光特性的影响

用热蒸发CVD法制备了β-Ga2O3纳米材料,探讨了Au催化剂对纳米结构和形貌的影响,并研究了其光致发光特性。X射线衍射(XRD)分析显示产物为单斜结构的β-Ga2O3。扫描电子显微镜(SEM)测试表明:Au催化剂颗粒尺寸较小时,制备的产物为尺度均匀的β-Ga2O3纳米线,宽度小于100 nm,长度为几微米至几十微米;增加催化剂颗粒尺寸时,制备出的β-Ga2O3纳米结构的尺度变大,形貌由纳米线逐步形成纳米带、片等形状。β-Ga2O3纳米结构在波长516 nm处有很强的绿光发光带,而且随着催化剂颗粒尺寸的增加,发光强度和峰位"红移"现象逐渐减弱。     

气相传输平衡技术制备LiGaO2薄膜

为获得与GaN薄膜晶格失配小的衬底材料,报道了利用气相传输平衡技术(VTE)在(100)-βGa2O3单晶衬底上制备高度[001]取向LiGaO2薄膜的方法。经过X射线衍射分析表明得到的薄膜是由单相LiGaO2组成。利用扫描电镜(SEM)观察表面形貌,发现经气相传输平衡技术处理得到的薄膜表面形貌主要受温度的影响,表面晶粒尺寸随温度上升而增大。而X射线衍射测试表明随着温度上升,所得到的薄膜也从多晶向单晶化转变。在经过退火处理后,通过观察吸收谱发现LiGaO2薄膜中产生色心,并且色心的种类与温度有关。表明可以通过气相传输平衡技术技术,在远低于LiGaO2熔点的温度制备外延GaN用(001)LiGaO2∥(100)β-Ga2O3复合衬底。     

化学气相沉积法制备β-Ga_2O_3纳米结构及其缺陷发光性质研究

利用化学气相沉积法(CVD),在不同压强下分别得到β-Ga2O3纳米线(NWs)和纳米带(NBs)。研究结果表明,获得的NWs与NBs均为单斜结构的β-Ga2O3,且NWs结晶质量优于NBs。在阴极射线发光(CL)光谱中,发现NWs与NBs在近紫外和蓝光波段有较强的发光。对比NWs与NBs的CL光谱,推断β-Ga2O3在374 nm和459 nm的近紫外和蓝色发光峰分别来自于Ⅰ型和Ⅱ型氧空位(VO(I)和VO(Ⅱ))的缺陷复合。     

Cu掺杂Ga2O3薄膜的光学性能

采用射频磁控溅射和N2气氛退火处理制备了多晶Ga2O3薄膜和Cu掺杂Ga2O3薄膜.用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪对Ga2O3薄膜和Cu掺杂Ga2O3薄膜的结构和光学性能进行了表征.结果表明,Cu掺杂后Ga2O3薄膜的结晶质量变差,透过率明显降低,吸收率增加,光学带隙减小.本征Ga2O3薄膜在紫外、蓝光和绿光出现了发光带,Cu掺杂后紫外和蓝光发射增强,且在475nm处出现了一个新的发光峰.     

Ga2O3组分对Tm 3+掺杂GeO2-Ga2O3-Li2O-BaO-La2O3玻璃的光谱性能影响

制备了Tm3 (8.0mol%)掺杂(77-x)GeO2-xGa2O3-8Li2O-10BaO-5La2O3(x=4,8,12,16)系列玻璃.系统地研究了Ga2O3从4mol%变化到16mol%时,玻璃的光谱性质与热学性质的变化规律.差热分析表明,随着Ga2O3含量的增加,锗酸盐玻璃的热稳定性增加.运用Judd-Ofelt(J-O)理论计算得到了Tm3 在不同Ga203含量的GeO2-Ga2O3-Li2O-BaO-La2O3玻璃中的J-O强度参数(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3 各激发能级的自发跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.在808nm激光二极管的激发下,测试并分析了Ga2O3对Tm3 荧光光谱特性的影响.随着Ga2O3从4t001%增加到16mol%,Tm3 在1.8μm处的荧光强度呈现先减弱后增强的特性.当Ga2O3含量大约在12mol%时,Tm3 在1.8μm处的荧光强度最弱,受激发射截面达到最小.还初步讨论了Ga2O3对玻璃结构与光谱参数的影响规律.     

等离子体增强化学气相沉积工艺制备SiON膜及对硅的钝化

研究了等离子体增强化学气相沉积工艺条件对氮氧化硅膜的生长厚度及折射率的影响以及氮氧化硅/氮化硅叠层膜对p型硅片的钝化效果.实验结果表明,NH3的流量和N2O/SiH4流量比对氮氧化硅膜的影响较大,薄膜折射率能从1.48变化到2.1,厚度从30—60 nm不等.腔内压力和射频功率主要影响膜厚,压力越大,功率越大,沉积速率加快,生成的膜越厚.温度对膜厚和折射率的影响可以忽略.钝化效果显示,在有无NH3下,N2O/SiH4流量比分别为20和30时,退火后氮氧化硅/氮化硅叠层膜对p型硅的钝化效果最好,其潜在电压和少子寿命分别为652 mV,56.7μs和649 mV,50.8μs,均优于参照组氮化硅膜样品的钝化效果.     

射频等离子体增强化学气相沉积SiNx薄膜的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,以N2和SiH4作为反应气体,在P型硅基片上进行SiNx薄膜的沉积.使用椭偏仪对薄膜厚度和光学常量进行了测量, 用傅里叶变换红外光谱仪对SiNx薄膜的化学键合结构进行了分析.研究了基片温度、射频功率以及N2和SiH4的气体流量比率等实验工艺参量对薄膜沉积速率和光学常量的影响.结果表明,射频等离子体增强化学气相沉积技术沉积的SiNx薄膜是低含氢量的SiNx薄膜,折射率在1.65~2.15之间,消光系数k在0.2~0.007之间,当SiNx薄膜为富氮时k≤0.01,最高沉积速率高达6.0 nm/min,N2和SiH4气体流量比率等于10是富硅和富氮SiNx薄膜的分界点.     

MOCVD法生长Ga、P掺杂的ZnO薄膜

采用金属有机化学气相沉积法在蓝宝石衬底上制备Ga、P掺杂的ZnO薄膜,分别采用X射线衍射、扫描电子显微镜、霍尔效应测试、光致发光谱对样品进行表征。通过Ga、P掺杂分别得到n、p型ZnO薄膜,n型ZnO薄膜的载流子浓度可以达到1×1019cm-3,p型ZnO薄膜的载流子浓度达到1.66×1016cm-3。所制备的ZnO薄膜具有c轴择优生长取向,并且p型ZnO薄膜具有较好的光致发光特性。