在酸性条件下合成氧化亚铜纳米立方体(英)

在微酸性(pH：4～6)的水热体系中130 ℃反应18 h合成了氧化亚铜纳米粒子，粒径约为100 nm，呈立方体外形。乙二胺和十六烷基胺在反应体系中充当缓冲试剂，调节反应液的pH值并控制体系中游离Cu²⁺的浓度，使得Cu²⁺不会被迅速还原成单质铜。所合成的纳米立方体的能带宽度约为2.51 eV，比氧化亚铜体材料和氧化亚铜纳米线蓝移了0.51 eV和0.17 eV，它有利于把太阳光谱中能量高的可见光转化成其他形式的能量。     

蓝光激光器结构中InGaN/GaN多量子阱界面效应的精细光致发光光谱研究

金属有机化学气相沉积（MOCVD）方法制备InGaN/GaN多量子阱结构时,在GaN势垒层生长的N₂载气中引入适量H₂,能够有效改善阱/垒界面质量从而提升发光效率。本工作利用光致发光（PL）光谱技术,对蓝光激光器结构中的InGaN/GaN多量子阱的发光性能进行了精细的光谱学测量与表征,研究了通H₂生长对量子阱界面的调控效应及其发光效率提升的物理机制。室温PL光谱结果显示,GaN势垒层生长载气中引入2.5%的H₂使InGaN/GaN多量子阱的发光效率提升了75%、发光峰的峰位蓝移了17 meV、半峰宽（FWHM）减小了10 meV。通过功率依赖的PL光谱特征分析,我们对InGaN/GaN量子阱中的量子限制Stark效应（QCSE）和能带填充（Band Filling）效应进行了清晰的辨析,发现了发光峰峰位和峰宽的光谱特征主要受QCSE效应影响,H₂的引入能够大幅度降低QCSE效应,并且确定了QCSE效应被完全屏蔽情况下的发光峰能量为2.75 eV。温度依赖的PL光谱数据揭示了通H₂生长量子阱结构中显著减弱的载流子局域化行为,显示界面质量提高有效降低了限制势垒的能量波动,从而导致更窄的发光峰半峰宽。PL光谱强度随温度的变化规律表明,通H₂生长并不改变量子阱界面处的非辐射复合中心的物理本质,却能够显著减少非辐射复合中心的密度,有助于提升量子阱的发光效率。通过时间分辨PL光谱分析,发现通H₂生长会导致量子阱结构中更短的载流子辐射复合寿命,但不影响非辐射复合寿命。载流子复合寿命的变化特征进一步确认了通H₂生长对量子阱结构中QCSE效应和非辐射复合中心的影响规律。综合所有PL光谱分析结果,我们发现通H₂生长能够提高InGaN/GaN多量子阱的界面质量、显著减弱应力效应（更弱的QCSE效应）、降低限制势垒的能量波动以及减少界面处非辐射复合中心的密度,从而显著提升量子阱的发光效率。该研究工作充分显示了PL光谱技术对半导体量子结构发光性能的精细表征能力,光谱分析结果能够为InGaN/GaN多量子阱生长提供有价值的参考。     

Structure and luminescence of a-plane GaN on r-plane sapphire substrate modified by Si implantation

We show the structural and optical properties of non-polar a-plane GaN epitaxial films modified by Si ion implantation. Upon gradually raising Si fluences from 5×10¹³ cm^-2 to 5×10¹⁵ cm^-2, the n-type dopant concentration gradually increases from 4.6×10¹⁸ cm^-2 to 4.5×10²⁰ cm^-2, while the generated vacancy density accordingly raises from 3.7×10¹³ cm^-2 to 3.8×10¹⁵ cm^-2. Moreover, despite that the implantation enhances structural disorder, the epitaxial structure of the implanted region is still well preserved which is confirmed by Rutherford backscattering channeling spectrometry measurements. The monotonical uniaxial lattice expansion along the a direction (out-of-plane direction) is observed as a function of fluences till 1×10¹⁵ cm^-2, which ceases at the overdose of 5×10¹⁵ cm^-2 due to the partial amorphization in the surface region. Upon raising irradiation dose, a yellow emission in the as-grown sample is gradually quenched, probably due to the irradiation-induced generation of non-radiative recombination centers.     

大失配、强极化第三代半导体材料体系生长动力学和载流子调控规律

高质量氮化镓(Ga N)材料是发展第三代半导体光电子与微电子器件的根基。大失配、强极化和非平衡态生长是Ga N基材料及其量子结构的固有特点,对其生长动力学和载流子调控规律的研究具有重要的科学意义与实用价值,受到各国科学界与产业界广泛高度重视。本文对大失配、强极化氮化物半导体材料体系外延生长动力学和载流子调控规律进行了研究,旨在攻克蓝光发光效率限制瓶颈,突破高Al和高In氮化物材料制备难题,实现高发光效率量子阱和高迁移率异质结构,制备多波段、高效率发光器件和高频率、高耐压电子器件,实现颠覆性的技术创新和应用,带动电子材料产业转型升级。