Yb:GdVO4晶体的缺陷研究

Yb：GdVO4晶体是一种很好的激光材料，但缺陷会对晶体的激光性能产生严重影响，开展对该晶体的缺陷研究有助于提高晶体质量。采用提拉法生长了面25mm×20mm，掺杂浓度为2％的Yb：GdVO4晶体；分析了晶体的结构及其对晶体解理性的影响；采用化学腐蚀法，以盐酸、氢氟酸为腐蚀剂，对晶体的主要晶面进行了化学腐蚀实验，通过其腐蚀坑形貌对晶体中的位错和晶界进行了研究；对晶体进行了高分辨X衍射实验，结果表明晶体中存在镶嵌块结构；开裂及散射颗粒也为晶体中较常见缺陷。分析了缺陷的成因并提出了预防措施。     

掺钕三硼酸铋晶体(Nd:BiB_3O_6)的光谱性质

采用顶部籽晶法, 生长了掺钕的新型非线性光学晶体Nd:BiB3O6, 测量了该晶体的折射率, 并拟合了晶体的折射率色散参数. 同时还测量了晶体的室温吸收谱, 并与0.2 mol/L的 NdCl3溶液的室温吸收谱进行了分析比较. 根据Judd-Ofelt理论, 拟合出晶体场唯象强度参数: Ω2 = 0.1776 × 10-20, Ω4 = 0.1282 × 10-20, Ω6 = 0.1357 × 10-20 cm2. 计算了各能级的辐射跃迁几率AJ,J', 荧光辐射寿命τ, 荧光分支比βJ'， 振子强度fJ,J'等. 根据这些光学参量, 讨论了该晶体的部分性能和应用前景.     

晶格畸变检测仪研究碳化硅晶片中位错缺陷分布

利用晶格畸变检测仪研究了SiC晶片位错分布情况,通过对熔融KOH腐蚀后的SiC晶片进行全片或局部扫描,从而得到完整SiC晶片或局部区域的位错分布。与LEXT OLS4000 3D激光共聚焦显微镜扫描腐蚀图进行比较,晶格畸变检测仪扫描腐蚀图可以将晶片上位错腐蚀坑信息完全呈现出来,且根据腐蚀坑呈现的颜色及尺寸大小,可以分辨出三种不同类型的穿透型位错,其中黑点腐蚀坑对应螺位错,小尺寸白点腐蚀坑对应刃位错,大尺寸白点腐蚀坑对应混合型位错。采用晶格畸变测试仪研究了4英寸(101.6 mm)N型4H-SiC晶体不同生长时期的位错密度及分布情况,结果表明随着晶体生长,位错密度呈现逐渐降低的趋势,生长后期晶片的总位错密度降为生长前期晶片总位错密度的近1/3,有利于反馈位错缺陷在SiC晶体生长过程中的延伸和转化特性信息,以指导SiC晶体生长工艺改进。     

Nd:LuVO4晶体缺陷的研究

采用提拉法生长的Nd:LuVO4晶体是一种适合二极管泵浦的新型激光晶体,运用化学腐蚀结合光学显微术和同步辐射白光X射线形貌术对Nd:LuVO4晶体缺陷进行观察,结果表明:晶体的主要缺陷为位错和小角晶界.利用高分辨X射线衍射仪进一步验证了这一结果.并初步讨论了缺陷形成的原因.     

SiC衬底上外延石墨烯的氢插入及表征

使用热解法在4H-SiC硅面制备出单层石墨烯,而后将石墨烯置于氢气气氛下退火,使氢插入到缓冲层与SiC衬底之间.利用X射线光电子能谱对氢插入后的化学键变化进行了表征.样品的碳1s能谱中碳元素由SiC衬底、石墨烯及缓冲层共同构成.对不同氢气退火温度下各组分的强度进行采集与分析,并分别与相应的拉曼光谱数据进行对比.结果表明,低于800℃退火温度会造成氢插入的不完全,但当退火温度超过1200℃后,插入的氢将被释放.为获得较优的氢插入效果,需要选择1000℃左右的氢气退火温度.     

生长条件对AlGaN/GaN HEMT势垒层表面形貌及二维电子气迁移率的影响

使用金属有机化学气相沉积法生长了AlGN/GaN高电子迁移率晶体管.研究了生长压力和载气组分对AlGaN势垒层及AlGaN高电子迁移率晶体管二维电子气迁移率的影响.原子力显微镜(AFM)光谱和SEM-EDS用于表征外延层的质量.结果表明随着反应室压力从50torr提高到200torr,AlGaN势垒层的表面形貌先变好,随后开始变差.在反应室压力100torr情况下得到最好的表面形貌.同时发现在生长AlGaN势垒层时,同时适当的氢气会提高AlGaN层的质量.在反应室压力100torr、氢气组分59;时得到AlGaNHEMT的最大二维电子气迁移率为1545 cm2/V·s.     

同步辐射白光形貌术定量计算晶体的残余应力

提出了一种利用同步辐射白光形貌术定量计算晶体残余应力的方法.晶体的残余应力与晶格畸变之间存在定量关系,衍射斑点的畸变程度可以反映晶格的畸变量,据此可以计算晶体中的残余应力.文中以碳化硅单晶样品残余应力的定量计算作为实例,展示了实验方法和计算过程.结果表明该样品的残余应力以正应力为主.     

6H-SiC单晶的激光刻蚀及光谱分析

激光微加工是半导体精密加工的一个有效方法。对于碳化硅(SiC)单晶,使用紫外波段激光可以获得对入射能量最大的吸收效率。使用355 nm全固态激光器对6H-SiC单晶进行刻蚀。同时将样品置于不同的介质下以探究最优加工条件。使用拉曼光谱表征激光刻蚀后的SiC表面。刻蚀后表面主要由无定形硅及纳米晶石墨组成,对于空气下刻蚀的SiC晶片,无定形硅主要分布于刻蚀坑的周围,刻蚀坑内较少。而在液体下刻蚀的样品,无定形硅的空间分布相反。通过分析残留在表面的物质,在另一角度研究了激光刻蚀的反应机理。对于液体辅助的激光加工,以往的研究主要关注液层的厚度及粘度,对液体还原性的研究很少。为确定液体还原性的影响,使用共聚焦激光扫描显微镜及能量色散谱检测了不同液体辅助加工样品的表面形貌及氧含量。结果表明,液体还原性在激光刻蚀过程中有着较大的影响,使用有着还原性的液体作为介质可以有效减少表面氧化并获得更规则的表面形貌。     

MOCVD生长GaAsP/InGa(Al)P/GaAs大功率808nm张应变量子阱激光器材料

设计了808 nm高功率GaAsP/InGaAlP/GaAs半导体激光器,采用无铝张应变量子阱和非对称宽波导结构,通过优化金属有机物气相沉积(LP-MOCVD)生长条件,提高了外延材料的生长质量,有效提升了激光器转化效率和输出功率。制作了200μm条宽、1500μm腔长的激光器器件,室温连续条件(CW)测试其阈值电流为650 mA,斜率效率高达到1.35 W/A,输出功率在11 W以上,激射波长808.5 nm@5A,水平和垂直发散角分别为8°和30°,较小的发散角有效的提高了输出光功率密度。     

3英寸6H-SiC单晶的生长

SiC是宽带隙半导体材料的典型代表,具有优良的热学、力学、化学和电学性质,不但可以用作基于GaN的蓝色发光二极管的衬底材料,同时又是制作高温、高频、大功率电子器件的最佳材料之一,因此高质量、大直径SiC单晶的生长一直是材料研究领域的热点课题。目前美国的Cree公司在SiC单晶生长领域研发方面起步早、投入大,SiC单晶的直径达到4英寸,处于领先地位。我国在“十五”期间投入了一定的人力、物力进行了SiC单晶生长的研究,在生长2英寸SiC单晶的工作中取得了一定的成绩[1],但更大直径的SiC单晶生长技术进展缓慢,至今未见国内报道。而对…