氮化铝结构的高温Raman光谱分析

本文测量了氮化铝在不同温度下的Raman光谱 ,并确定了氮化铝的光学声子模E2 1、A1(TO)、E2 2 、E1(TO)、A1(LO)和E1(LO)Raman散射峰的频率 ,它们分别为 2 5 2cm- 1、6 1 4cm- 1、6 5 8cm- 1、6 72cm- 1、894cm- 1和 91 2cm- 1,其中光学声子模A1(TO)、E2 2 的Raman散射峰比较明显。随着温度的升高 ,A1(TO)、E2 2 散射峰的频率向低波数方向变化 ,表明氮化铝粉末压制体中存在的压应力逐渐减小 ;这两个散射峰的半高宽逐渐增大 ,说明随着温度的升高 ,存在氮原子和铝原子的扩散使得氮化铝粉末压制体中晶体结构逐渐发生变化。由于氮化铝粉末本身在空气中易与水蒸气发生反应 ,生成的Al(OH) 3 或AlOOH在加热过程会发生分解 ,干扰样品高温Raman光谱测量。     

AlGaN-Based Solar-Blind Schottky Photodetectors Fabricated on AlN/Sapphire Template

We report AlGaN-based back-illuminated solar-blind Schottky-type ultraviolet photodetectors with the cutoff- wavelength from 280nm to 292nm without bias. The devices show low dark current of 2.1× 10^-6A/cm^2 at the reverse bias of 5 V. The specific detectivity D＊ is estimated to be 3.3 × 10^12cmHz^1/2 W^-1 . To guarantee the performance of the photodetectors, the optimization of AlGaN growth and annealing condition for Schottky contacts were performed. The results show that high-temperature annealing method for Ni/Pt Schottky contacts is effective for the reduction of leakage current.     

Synthesis and Characterization of ZnO Nanoflowers Grown on AlN Films by Solution Deposition

ZnO nanoflowers are synthesized on AlN films by solution method. The synthesized nanoflowers are composed of nanorods, which are pyramidal and grow from a central point, thus forming structures that are flower-shaped as a whole. The nanoflowers have two typical morphologies： plate-like and bush-like. The XRD spectrum corresponds to the side planes of the ZnO nanorods made up of the nanoflowers. The micro-Raman spectrum of the ZnO nanoflowers exhibits the E2 （high） mode and the second order multiple-phonon mode. The photoluminescence spectrum of the ZnO nanoflowers exhibits ultraviolet emission centred at 375nm and a broad green emission centred at 526 nm.     

高温退火工艺对直流反应磁控溅射制备蓝宝石基氮化铝模板的影响

采用直流反应磁控溅射与高温退火工艺大批量制备了膜厚为200 nm、400 nm及800 nm的2英寸蓝宝石基氮化铝模板,并对高温退火前后不同膜厚模板使用各种表征手段进行对比分析.结果 表明:采用磁控溅射制备膜厚为200 nm的模板经高温退火后晶体质量得到显著提升,退火前后整片(0002)面和(10-12)面高分辨率X射线衍射摇摆曲线半高宽分别从632 ～ 658 arcsec和2 580 ～2 734 arcsec下降至70.9 ～ 84.5 arcsec和273.6 ～ 341.6 arcsec;模板5 μm×5μm区域内均方根粗糙度小于1 nm;紫外波段260 ～280 nm吸收系数为14 ～20 cm-1;高温退火前后拉曼图谱E2(high)声子模特征峰半高宽从13.5 cm-1降至5.2 cm-1,峰位从656.6 cm-1移动至657.6 cm-1,表明氮化铝模板内的拉应力经高温退火后得到释放,接近无应力状态.     

PVT法氮化铝晶体铝面、氮面生长对比分析

在氮气环境下用PVT方法生长氮化铝过程中,氮面和铝面由于表面化学性质不同,生长的主要化学反应速度存在差异。原子在生长表面的迁移能力不同造成单晶表面生长方式差异较大。在基本相同条件下(生长温度、生长温差、生长气压、类似的籽晶、同一台生长设备)进行了铝、氮面氮化铝单晶晶体生长。为了更明显地表现铝氮面的差异,将同一片籽晶分为两半,翻转其中一半让铝氮面同时生长。铝面生长较好的区域形成了明显的晶畴,而氮面生长时生长较好的部分出现了明显的生长台阶,并出现了晶畴边界被生长台阶湮灭的生长现象,进一步通过AFM观测到铝面生长台阶平整但被缺陷所阻隔,晶畴发育明显为各晶畴独立生长。氮面生长台阶没有铝面规则但连续性较强,在原来晶畴边界位置也出现了连续的生长台阶(或台阶簇)。所以籽晶质量不高时氮面生长更容易提高晶体质量,后续的XRD测量结果也证明了氮面生长后的晶体质量明显高于铝面生长的晶体质量。     

氮化铝晶须的形态与生长条件的关系

实验以氮化铝粉料为原料,在高纯氮气气氛下用物理气相法在密闭式和半开式钨坩锅内高温生长出氮化铝晶须;并对氮化铝晶须的结晶形态与生长条件的关系进行了分析和探讨。     

5d过渡金属原子掺杂氮化铝纳米管电子结构、磁性性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法, 研究了5d过渡金属原子(Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg)取代AlN纳米管(AlNNTs)中的铝原子或氮原子时体系的几何结构、电子结构和磁性性质; 并且以理想AlN纳米管(AlNNTs)、Al缺陷体系(VAl)和N缺陷体系(VN)的结果作为对比. 研究发现: 5d 原子取代Al(Al5d)时体系的局域对称性接近于C3v, 但是取代N(N5d)时体系的局域对称性偏离C3v对称性较大; 当掺杂的5d元素相同时, Al5d的成键能比N5d的成键能大; 当掺杂体系相同时(Al5d或N5d), 其成键能基本上随着5d原子的原子序数的增大而降低; 掺杂体系中出现了明显的杂质能级, 给出了态密度等结果; 不同掺杂情况的磁矩不同, 总磁矩呈现出较强的规律性. 利用C3v对称性和分子轨道理论解释了过渡金属原子取代Al时杂质能级的产生和体系磁性的变化规律.     

第一性原理研究Be-S共掺杂AlN纳米片的电子结构和光学性质

基于密度泛函理论体系下广义梯度近似(GGA),利用第一性原理方法计算了Be替代Al、S替代N和Be-S共掺杂对氮化铝纳米片的电子结构和光学性质的影响.计算结果表明,掺杂改变了氮化铝纳米片的带隙,但仍显示半导体特性. Be掺杂类型对氮化铝纳米片的晶体结构影响不大,而S掺杂和Be-S共掺杂都使得氮化铝纳米片有不同程度的弯曲.同时Be-S共掺杂中S原子起到激活受主杂质Be原子的作用,使得受主能级向低能方向移动.共掺杂比单掺杂具有更高的受主原子浓度,并减小局域化程度.光学性质也发生较大改变:S原子掺杂氮化铝纳米片的介电函数虚部出现第二介电峰,Be掺杂和Be-S共掺杂使得损失谱的能量区间有所展宽,峰值降低并向高能区移动.     

AlN粉体及高导热陶瓷散热罩的制备

以Al2O3和碳粉为原料,采用碳热还原法制备了AlN粉体,探讨了原料摩尔比、合成温度和保温时间等因素对AlN粉体合成的影响.通过XRD,SEM等测试对粉体进行了表征.在1650℃保温4h,合成出粒径约为1～5μm的纯AlN粉末,原料粒度越细越有利于AlN的生成,C/Al2O3摩尔比应略大于3.以石蜡为主粘结剂,通过热压铸成型方法成型AlN陶瓷散热罩素坯,经低温排胶、无压烧结工艺后得到高导热率AlN基陶瓷散热罩.研究了素坯排胶过程及陶瓷烧结过程的影响因素,排胶过程中缓慢升温至300℃,可避免素坯坍塌;排胶后素坯在1800℃无压烧结4h制得的AlN陶瓷LED散热罩密度为3.24 g/cm3,室温热导率高于100 W/m·K.