不同退火条件对PEALD制备的Ga2O3薄膜特性的影响

利用等离子增强原子层沉积技术(PEALD)在c面蓝宝石衬底上制备了氧化镓(Ga₂O₃)薄膜,研究了退火气氛(v(N₂)∶v(O₂)=1∶1(体积比)、空气和N₂)及退火时间对Ga₂O₃薄膜晶体结构、表面形貌和光学性质的影响。研究结果表明,退火前的氧化镓处于亚稳态,不同退火气氛下退火后晶体结构发生明显改变,而且退火气氛中N₂比例增加有利于Ga₂O₃重结晶。在N₂气氛下退火达到30 min,薄膜结构已由亚稳态转变成择优取向的β-Ga₂O₃。而且表面形貌分析表明,退火30 min后表面形貌开始趋于稳定,表面晶粒密度不再增加。另外实验样品在 400~800 nm的平均透射率几乎是100%,且光吸收边陡峭。采用N₂气氛退火,对于富氧环境下沉积的Ga₂O₃更利于薄膜表面原子迁移,以及择优取向Ga₂O₃重结晶。     

Negative photoconductivity in low-dimensional materials

In recent years,low-dimensional materials have received extensive attention in the field of electronics and optoelectronics.Among them,photoelectric devices based on photoconductive effect in low-dimensional materials have a broad development space.In contrast to positive photoconductivity,negative photoconductivity(NPC)refers to a phenomenon that the conductivity decreases under illumination.It has novel application prospects in the field of optoelectronics,memory,and gas detection,etc.In this paper,we review reports about the NPC effect in low-dimensional materials and systematically summarize the mechanisms to form the NPC effect in existing low-dimensional materials.     

具有阻挡层的H等离子体处理增强型p-GaN栅AlGaN/GaN HEMT研究

采用H等离子体处理p-GaN盖帽层来制备p-GaN栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT).在p-Ga N层表面上先沉积2 nm的Al₂O₃薄膜,以减少H等离子体注入p-GaN时对表面造成的损伤.经研究表明沉积Al₂O₃阻挡层的器件栅极反向泄漏电流降低了一个数量级,开关比提高了约3倍.由于栅极泄露电流的减小,关态击穿电压从410 V提高到780 V.针对栅极反向泄漏减小的现象,进行了变温IG-VG测试,验证了栅极反向泄漏电流的主导机制是二维变程跳跃(Two-dimensional variable range hopping,2D-VRH)模型.分析了减小栅极反向电流的原因是由于Al₂O₃阻挡层改变了HR-Ga N的表面态,使陷阱能级的活化能升高.此外,器件动态特性也表现出更稳定的趋势,这是Al₂O₃薄膜阻挡过多的H等离子体的注入,使AlGaN势垒和沟道陷阱态数量减少,电流崩塌效应减弱.     

Al组分对MOCVD制备的AlxGa1-xN/AlN/GaN HEMT电学和结构性质的影响

采用金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）方法制备了不同Al组分（x=0.19,0.22,0.25,0.32）的Al_xGa_1-xN/AlN/GaN 结构的高电子迁移率晶体管（HEMT）材料。研究了Al_xGa_1-xN势垒层中Al组分对HEMT材料电学性质和结构性质的影响。研究结果表明,在一定的Al组分范围内,二维电子气（2DEG）浓度和迁移率随着Al组分的升高而增大。然而,过高的Al组分导致HEMT材料表面粗糙度增大,2DEG迁移率降低,该实验现象在另一方面得到了原子力显微镜测试结果的验证。在最佳Al组分（25%）范围内,获得的 HEMT材料的2DEG浓度和室温迁移率分别达到1.2×10¹³ cm^-2和1 680 cm²/（V·s）,方块电阻低至310 Ω/□。     

p型GaN低温粗化提高发光二极管特性

利用金属有机物化学气相沉积技术在蓝宝石衬底上低温生长GaN:Mg薄膜,对不同源流量的GaN:Mg材料特性进行优化研究.研究表明二茂镁(CP2Mg)和三甲基镓(TMGa)物质的量比([CP2Mg]/[TMGa])在1.4×10-3—2.5×10-3范围内,随[CP2Mg]/[TMGa]增加,晶体质量提高,空穴浓度线性增加.当[CP2Mg]/[TMGa]为2.5×10-3时获得空穴浓度与在较高温度生长获得的空穴浓度相当,且薄膜表面较粗糙.采用[CP2Mg]/[TMGa]为2.5×10-3的p型GaN层制备的发光二极管,在注入电流为20mA时,输出光强提高了17.2%.     

掺Fe高阻GaN缓冲层特性及其对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件的影响研究

利用金属有机物化学气相沉积技术在蓝宝石衬底上制备了掺Fe高阻Ga N以及Al Ga N/Ga N高电子迁移率晶体管(HEMT)结构.对Cp_2Fe流量不同的高阻Ga N特性进行了研究.研究结果表明,Fe杂质在Ga N材料中引入的Fe~(3+/2+)深受主能级能够补偿背景载流子浓度从而实现高阻,Fe杂质在Ga N材料中引入更多起受主作用的刃位错,也在一定程度上补偿了背景载流子浓度.在一定范围内,Ga N材料方块电阻随Cp_2Fe流量增加而增加,Cp_2Fe流量为100 sccm(1 sccm 1mL min)时,方块电阻增加不再明显;另外增加Cp_2Fe流量也会导致材料质量下降,表面更加粗糙.因此,优选Cp_2Fe流量为75 sccm,相应方块电阻高达×10?/,外延了不同掺Fe层厚度的Al Ga N/Ga N HEMT结构,并制备成器件.HEMT器件均具有良好的夹断以及栅控特性,并且增加掺Fe层厚度使得HEMT器件的击穿电压提高了39.3%,同时对器件的转移特性影响较小.     

Recent advances in two-dimensional layered and non-layered materials hybrid heterostructures

With the development of Moore's law, the future trend of devices will inevitably be shrinking and integration to further achieve size reduction. The emergence of new two-dimensional non-layered materials (2DNLMs) not only enriches the 2D material family to meet future development, but also stimulates the global enthusiasm for basic research and application technologies in the 2D field. Van der Waals (vdW) heterostructures, in which two-dimensional layered materials (2DLMs) are physically stacked layer by layer, can also occur between 2DLMs and 2DNLMs hybrid heterostructures, providing an alternative platform for nanoelectronics and optoelectronic applications. Here, we outline the recent developments of 2DLMs/2DNLMs hybrid heterostructures, with particular emphasis on major advances in synthetic methods and applications. And the categories and crystal structures of 2DLMs and 2DNLMs are also shown. We highlight some promising applications of the heterostructures in electronics, optoelectronics, and catalysis. Finally, we provide conclusions and future prospects in the 2D materials field.     

高空穴浓度Mg掺杂InGaN外延材料性能的研究

采用金属有机物化学气相沉积方法生长得到具有不同Mg掺杂浓度In_xGa_1-xN (0≤x≤0.3)外延材料样品. 对样品的电学特性和光学特性进行了系统的研究. 研究发现：在固定Mg掺杂浓度下，随In组分的提高，样品空穴浓度显著提高,最高达2.4×10¹⁹cm^-3,Mg的活化效率提高了近两个数量级；通过对Mg掺杂InGaN(InGaN：Mg)样品的光致发光(PL)谱的分析，解释了InGaN：Mg样品的载流子跃迁机理，并确定了样品中Mg受主激活能和深施主能级的位置. 关键词： Mg掺杂InGaN 高空穴浓度 光致发光 金属有机物化学气相沉积     

外延在蓝宝石衬底上的非掺杂GaN研究

采用改变生长条件的方法制备GaN薄膜,在(0001)面蓝宝石衬底上利用金属有机物化学气相沉积技术制备了不同样品,并借助X射线双晶衍射仪(XRD)、PL谱测试仪和光学显微镜对材料进行了分析。XRD(0002)面和(1012)面测试均表明TMGa流量为70 cm3/min时样品位错密度最低。利用该TMGa流量进一步制备了改变生长温度的样品。XRD和PL谱测试结果表明,提高生长温度有利于提高GaN样品的晶体质量和光学性能。最后,利用光学显微镜对样品的表面形貌进行了分析。     

利用光学薄膜模型研究垂直腔面发射激光器的光学特性

可以把垂直腔面发射激光器看作是多层光学薄膜,应用光学薄膜原理对其光学薄膜的特性进行了研究。计算分析了布拉格反射镜和谐振腔模的反射谱受器件结构变化的影响。通过利用菲涅耳系数矩阵法计算,得到了光在垂直腔面发射激光器器件结构中形成的驻波场分布。结果表明,利用菲涅耳系数矩阵法设计垂直腔面发射激光器的光学薄膜是一种快捷准确的方法。