Rapid Thermal Annealing Effects on Structural and Optical Properties of Self-Assembled InAs／GaAs Quantum Dots Capped by InAIAs／InGaAs Layers

Effects of rapid thermal annealing on the optical and structural properties of self-assembled InAs/GaAs quantum dots capped by the InAlAs/InGaAs combination layers are studied by photoluminescence and transmission electron microscopy. The photoluminescence measurement shows that the photoluminescence peak of the sample after 850℃ rapid thermal annealing is blue shifted with 370meV and the excitation peak intensity increases by a factor of about 2.7 after the rapid thermal annealing, which indicates that the InAs quantum dots have experienced an abnormal transformation during the annealing. The transmission electron microscopy shows that the quantum dots disappear and a new InAlGaAs single quantum well structure forms after the rapid thermal annealing treatment. The transformation mechanism is discussed. These abnormal optical properties are attributed to the structural transformation of these quantum dots into a single quantum well.     

钝化低温法生长多层InGaN量子点的结构和光学特性

采用一种新方法生长多层InGaN/GaN量子点,研究所生长样品的结构和光学特性。该方法采用了低温生长和钝化工艺,所以称之为钝化低温法。第一层InGaN量子点的尺寸平均宽度40nm,高度15nm,量子点密度为6.3×10¹⁰/cm²。随着层数的增加,量子点的尺寸也逐渐增大。在样品的PL谱测试中,观察到在In(Ga)As材料系中普遍观察到的量子点发光的温度特性---超长红移现象。它们的光学特性表明:采用钝化低温法生长的纳米结构中存在零维量子限制效应。     

Effect of Misfit Dislocation Originated from Strained Layer on Photoluminescence Properties of InxGa1-xN／GaN Multiple Quantum Wells

Inx Ga1-x N/GaN multiple quantum well (MQW) samples with strain-layer thickness larger/less than the critical one are investigated by temperature-dependent photoluminescence and transmission electron microscopy, and double crystal x-ray diffraction. For the sample with the strained-layer thickness greater than the critical thickness, we observe a high density of threading dislocations generated at the MQW layers and extended to the cap layer. These dislocations result from relaxation of the strain layer when its thickness is beyond the critical thickness. For the sample with the strained-layer thickness greater than the critical thickness, temperature-dependent photoluminescence measurements give evidence that dislocations generated from the MQW layers due to strain relaxation are main reason of the poor photoluminescence property, and the dominating status change of the main peak with increasing temperature is attributed to the change of the radiative recombination from the areas including dislocations to the ones excluding dislocations.     

金属有机物气相外延生长InAIGaN薄膜及其性能表征

在不同的生长温度和载气的条件下，采用低压金属有机物气相外延方法生长了系列的InAlGaN薄膜，通过能量色散谱(EDS)，高分辨X射线衍射(mixRD)和光致发光谱(PL)对样品进行表征与分析，研究了生长工艺对InAlGaN外延层结构和光学性能的影响。发现当以氮气做载气时，样品的发光很弱并且在550nto附近存在一个很宽的深能级发光峰；当采用氮气和氢气的混合气做载气时，样品中的深能级发光峰消失且发光强度明显提高。以混合气做载气，InAlGaN薄膜中铟的组分随生长温度的升高而降低，而薄膜的结构和光学性能却提高。结合PL和HRXRD的测试结果得到了较佳的生长参数：即载气为氢气和氮气的混合气以及生长温度在850℃到870℃。     

球磨法改善电学接触增强碳纳米管场发射性能

本文采用CNT与纳米银颗粒混合球磨的方法,改善了CNT与衬底电极的电学接触性能.并比较了球磨和电泳两种方法分别获得的CNT的场发射特性,结果表明:采用球磨法所获得的CNT场发射阴极的场发射性能远远优于电泳法.在球磨过程中,由于钢球、纳米银颗粒、CNT和衬底之间互相挤压,使CNT和银颗粒及衬底之间形成紧密牢固的接触,减少了界面的接触电阻,从而大大改善了界面的电学接触性能.而电泳沉积的CNT和衬底之间基本上是简单的物理附着力,接触电阻很大,而且由于这种作用力相对较弱,往往会导致发射体本身不稳定.球磨提供了一种改善电学接触的简单有效方法,并且适合于大规模生产CNT场发射冷阴极.     

缓冲层厚度对MOCVD法生长GaN外延薄膜性能的影响

本文研究了低温GaN(LT-GaN)缓冲层表面形貌,其随厚度的变化规律及对随后生长GaN外延膜各项性能的影响.用场发射扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究LT-GaN缓冲层表面形貌,发现随着厚度的增加,其表面由疏松、粗糙变得致密、平整,六角GaN小晶粒的数量减少,且取向较为一致.用X光双晶衍射(XRD)、AFM和Hall测量研究1μm厚本征GaN外延薄膜的结晶质量、表面粗糙度、背底载流子浓度和迁移率等性能,发现随着LT-GaN缓冲层厚度的增加:XRD的半高宽FWHMs增大,表面粗糙度先减小后又略有增大,背底载流子浓度则随之减少,而迁移率的变化则不明显.通过分析进一步确认LT-GaN缓冲层的最优生长时间.     

AlInGaN合金的发光机制研究

用变温光致发光谱和时间分辨光谱研究了AlInGaN合金的发光机制.实验结果表明,发光强度随时间并不是呈指数衰减关系,而可以用伸展指数哀减函数来描述,表明材料中存在明显的无序.形成这种无序的原因是In组分不均产生的微结构(如量子点).伸展指数衰减函数中弥散指数β不仅不随温度变化,在250K也不随辐射能量变化,表明载流子的弥散过程由局域态之间的跳跃所主导.进一步实验表明局域态在250K时仍然表现出零维特性.     

高温退火Cu(111)衬底上生长高质量厘米尺寸单晶石墨烯（英文）

二维(2D)石墨烯具有原子层厚度，在电子器件中展示出突破摩尔定律限制的巨大潜力。目前，化学气相沉积(CVD)是一种广泛应用于石墨烯生长的方法，满足低成本、大面积生产和易于控制层数的需求。然而，由于催化金属(例如Cu)衬底一般为多晶特性，导致CVD法生长的石墨烯晶体质量相对较差。为此，通过高温退火工艺制备了Cu (111)单晶衬底，使石墨烯的初始成核过程得到了很好的控制，从而实现了厘米尺寸的高质量单晶石墨烯的制备。根据二者的晶格匹配关系，Cu (111)衬底为石墨烯生长提供了唯一的成核取向，相邻石墨烯成核岛的边界能够缝合到一起。单晶石墨烯具有高电导率，相较于原始多晶Cu上生长的石墨烯(1 415.7Ω·sq^-1),其平均薄层电阻低至607.5Ω·sq^-1。高温退火能够清洁铜箔，从而获得表面粗糙度较低的洁净石墨烯。将石墨烯用于场效应晶体管(FET),器件的最大开关比为145.5,载流子迁移率为2.31×10³ cm²·V^-1·s^-1。基于以上结果，相信本工作中...     

氮化铝薄膜的硅热扩散掺杂研究

采用热扩散方法,对AlN薄膜进行了Si掺杂。利用电子能量散射谱(EDS)以及高温变温电导对薄膜进行了分析。EDS测试结果表明:在1 250 ℃的温度下,氮化硅(SiN_x)作为Si的扩散源,可以实现对AlN薄膜的Si热扩散掺杂。高温电流-电压(I-V)测试表明:在460 ℃测试温度下,AlN薄膜在热扩散掺杂以后,其电导从1.9×10^-3 S·m^-1增加到2.1×10^-2 S·m^-1。高温变温电导测试表明:氮空位(V³⁺_N)和Si在AlN中的激活能为1.03 eV和0.45 eV。     

SiO2纳米颗粒对a-AlGaN金属-半导体-金属结构紫外探测器的影响

采用对a-AlGaN表面沉积SiO₂纳米颗粒制备工艺得到了金属-半导体-金属(MSM)结构的a-AlGaN紫外探测器。与没有沉积SiO₂纳米颗粒的探测器件相比,沉积SiO₂纳米颗粒使器件的暗电流下降了一个数量级,峰值光谱响应度提高了近3个数量级,紫外/可见抑制比大于10³。