A Simple Route of Morphology Control and Structural and Optical Properties of ZnO Grown by Metal-Organic Chemical Vapour Deposition

Employing the metal-organic chemical vapour deposition （MOCVD） technique, we prepare ZnO samples with different morphologies from the film to nanorods through conveniently changing the bubbled diethylzinc flux （BDF） and the carrier gas flux of oxygen （OCGF）. The scanning electron microscope images indicate that small BDF and OCGF induce two-dimensional growth while the large ones avail quasi-one-dimensional growth. X-ray diffraction （XRD） and Raman scattering analyses show that all of the morphology-dependent ZnO samples are of high crystal quality with a c-axis orientation. From the precise shifts of the 20 locations of ZnQ （002） face in the XRD patterns and the E2 （high） locations in the Raman spectra, we deduce that the compressive stress forms in the ZnO samples and is strengthened with the increasing BDF and OCGF. Photoluminescence spectroscopy results show all the samples have a sharp ultraviolet luminescent band without any defects-related emission. Upon the experiments a possible growth mechanism is proposed.     

InGaN量子点的诱导生长和发光特性研究

降低InGaN的维数是提高GaN基发光器件发光效率的一种非常有效的方法，本文的工作主要集中在高密度InGaN量子点的生长和分析上。在MOCVD设备上，经过钝化和低温两个特殊工艺条件，在高温CaN表面生长了一层低温岛状GaN．形成表面形貌的起伏，进而导致表面应力的不均匀分布。在这一层低温岛状GaN的诱导性作用下生长并形成InGaN量子点。通过原子力显微镜、透射电子显微镜和光致发光谱对其徽观形貌和光学性质进行了观察和研究。从原子力显微镜以及透射电子显微镜观察得到的结果表明：InGaN量子点为平均直径约30nm、高度约25nm、分布较均匀的圆锥，其密度约10^11cm^-2。室温下，InGaN量子点材料的PL谱强度大大超出相同条件生长的InGaN薄膜材料。这些现象表明，用InGaN量子点代替普通InGaN薄膜．有望获得发光效率更高的GaN基发光器件。     

金属有机物气相外延生长InAlGaN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 (HRXRD)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 5 5 0nm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 85 0℃到 870℃。     

InP的MOVPE生长

我们利用自制的常压MOVPE设备和国产的三甲基钢以及进口的磷烷生长了InP外延材料,其77K迂移率为65300cm²/V·s,据我们所知这是国内迄今为止用各种方法获得的InP薄膜的最大低温迁移率值。     

在GaN生长初期形貌发展的观察

报道了对GaN在生长初期形貌发展的观察和形貌的高度分布演化.形貌观察发现GaN外延层由分离的岛转化为连续的膜,形貌的发展显示GaN经历了横向生长的阶段.利用原子力显微镜有数字化记录的特点,从形貌的观察中也得到了外延层高度分布,发现高度分布可用单峰或多峰高斯分布拟合.通过与形貌特征的对比,发现宽而且不对称的分布对应着岛状的外延层形貌,可以用多峰高斯分布拟和;窄而且对称的分布则对应着比较连续的膜,可以用单峰高斯分布拟和.     

MOCVD生长温度对氧化锌薄膜结构及发光性能的影响

利用甲醇做氧源,采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)工艺在硅(111)衬底上生长了一系列的氧化锌薄膜,生长温度为400～600℃。薄膜的表面形貌及晶体质量分别利用场发射扫描电镜及X射线衍射仪进行了测量。研究表明:随着生长温度的降低,在X射线衍射图谱中氧化锌(101)峰取代了(002)峰成为了主峰。这可能是由于温度过低使得甲醇未完全分解,而甲醇分子抑制了氧化锌沿c轴极性过快的生长所致。室温光致发光光谱结果表明在较高生长温度下获得的样品具有良好的光学性质,发光强度随着温度的降低而降低。     

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。     

AlInGaN材料的生长及其光学性质的研究

研究AlInGaN材料的生长特性及其光学性质.通过对不同生长温度生长的三个AlInGaN样品的 测量，发现In的掺入量随着生长温度的降低而增加，而Al的掺入几乎没什么变化；在较低温 度下生长的材料具有较好的材料质量与光学特性，其原因直接与In组分的掺入有关，In组分 的掺入可以减少材料的缺陷，改善材料的质量.同时，用时间分辨光谱研究了AlInGaN材料的 发光机理，发现其发光强度随时间变化（荧光衰退寿命）不是指数衰减，而是一种伸展的指 数衰减.通过对这种伸展的指数衰减特性的研究，发现AlInGaN发光来自 关键词： AlInGaN MOCVD 局域激子 量子点     

GaN的声表面波特性研究

采用金属有机物化学气相外延方法在(0001)面蓝宝石上生长了高质量、高阻的未掺杂(0001)面GaN薄膜。为精确测量GaN薄膜材料的声表面波特性，在GaN薄膜表面上沉积了金属叉指换能器，叉指换能器采用等叉指结构，叉指的数目为40对，叉指间距为15μm。采用脉冲法测量了声表面波在自由表面和金属表面上的速度，并通过计算得到了机电耦合系数(κ^2)。所测量的声表面波速度（ν)为5667m／s，机电耦合系数(κ^2)为1．9％。     

载气流量对氧化锌纳米棒阵列的影响

本文研究了在金属有机化学气相沉积法（MOCVD）生长过程中，锌（Zn）源和氧（O）源载气流量的改变对ZnO纳米棒阵列的影响。通过改变源材料载气的流量，得到了直径从150nm到20nm范围、均一性明显改善的ZnO纳米棒。采用扫描电子显微镜（SEM），X射线衍射图谱（XRD），拉曼光谱（Raman）和光致荧光光谱（PL）等测试手段对样品的形貌结构和光学特性进行了表征。SEM和XRD结果表明当Zn源和O源的载气流量均为1SLM时，所得的纳米棒直径最均匀，排列整齐，垂直于衬底生长，且结晶度最好。PL谱显示纳米棒的紫外带边峰发生了蓝移，可能与表面效应的增加有关。