InGaN/GaN多量子阱蓝光LED外延片的变温光致发光谱

利用MOCVD在Al_2O_3(0001)衬底上制备InGaN/GaN MQW结构蓝光LED外延片。以400 mW中心波长405 nm半导体激光器作为激发光源,采用自主搭建的100～330 K低温PL谱测量装置,以及350～610 K高温PL测量装置,测量不同温度下PL谱。通过Gaussian分峰拟合研究了InGaN/GaN MQW主发光峰、声子伴线峰、n-GaN黄带峰峰值能量、相对强度、FWHM在100～610 K范围的温度依赖性。研究结果表明:在100～330 K温度范围内,外延片主发光峰及其声子伴线峰值能量与FWHM温度依赖性,分别呈现S与W形变化;载流子的完全热化分布温度约为150 K,局域载流子从非热化到热化分布的转变温度为170～190 K;350～610 K高温范围内,InGaN/GaN MQW主发光峰峰值能量随温度变化满足Varshni经验公式,可在MOCVD外延生长掺In过程中,通过特意降温在线测PL谱,实时推算掺In量,在线监测外延片生长。以上结果可为外延片的PL发光机理研究、高温在线PL谱测量设备开发、掺In量的实时监测等提供参考。     

AlN插入层对硅衬底GaN薄膜生长的影响

利用金属有机化合物气相外延沉积技术在2inch(5.08cm)Si(111)图形衬底上生长了GaN外延薄膜,在Al组分渐变AlGaN缓冲层与GaN成核层之间引入了AlN插入层,研究了AlN插入层对GaN薄膜生长的影响。结果表明,随着AlN插入层厚度的增加,GaN外延膜(002)面与(102)面X射线衍射摇摆曲线半峰全宽明显变小,晶体质量变好,同时外延膜在放置过程中所产生的裂纹密度逐渐减小直至不产生裂纹。原因在于AlN插入层的厚度对GaN成核层的生长模式有明显影响,较厚的AlN插入层使GaN成核层倾向于岛状生长,造成后续生长的nGaN外延膜具有更多的侧向外延成分,从而降低了GaN外延膜中的位错密度,减少了GaN外延膜中的残余张应力。同时还提出了一种利用荧光显微镜观察黄带发光形貌来表征GaN成核层形貌和生长模式的新方法。     

p型层结构与掺杂对GaInN发光二极管正向电压温度特性的影响

在温度变化时, 如果GaInN发光二极管能够保持相对稳定的工作电压对其实际应用具有重要意义. 本文通过金属有机化学气相沉积生长了一系列包含不同有源区结构、不同p型层结构以及不同掺杂浓度纵向分布的样品, 并对其在不同温度区间内正向电压随温度变化的斜率(dV/dT)进行了研究. 结果表明: 1)有源区中包括插入层设计、量子阱结构以及发光波长等因素的变化对正向电压随温度变化特性影响很小; 2)影响常温区间(300 K± 50 K)正向电压随温度变化斜率的最主要因素为p-AlGaN 电子阻挡层起始生长阶段的掺杂形貌, 具有p-AlGaN陡掺界面的样品电压变化斜率为-1.3 mV·K^-1, 与理论极限值 -1.2 mV·K^-1十分接近; 3) p-GaN主段层的掺Mg浓度对低温区间(<200 K)的正向电压随温度变化斜率有直接影响, 掺Mg浓度越低则dV/dT斜率越大. 以上现象归因于在不同温度区间, p-AlGaN 以及p-GaN 发生Mg受主冻结效应的程度主要取决于各自的掺杂浓度. 因此Mg掺杂浓度纵向分布不同的样品在不同的温度区间具有不同的串联电阻, 最终表现为差异很大的正向电压温度特性.     

p-AlGaN电子阻挡层Al组分对Si衬底绿光LED性能影响的研究

在Si(111)衬底上利用MOCVD方法生长了具有不同Al组分p-AlGaN电子阻挡层的绿光InGaN/GaN LED结构,并对其光电性能进行了研究.结果表明,不同Al组分样品的量子效率随电流密度的变化规律呈现多样性.在很低电流密度范围,LED量子效率随Al组分升高而下降;在较高电流密度范围,LED量子效率随Al组分升高而升高,即此时缓解了量子效率随电流密度增大而衰退的速率(即droop效应);但随着电流密度的进一步升高,反而加快了量子效率衰退的速率.这些现象解释为不同Al组分的p-AlGaN对空穴和电子 关键词： 氮化镓 p-AlGaN 绿光LED 量子效率     

MOCVD反应室无镓无铝环境的获得及重要性分析

“回熔”依然是GaN-on-Si光电器件发展到今天的主要难题,严重影响量产的稳定性与器件的可靠性.当前“多腔+ AlN模板”生长法能避免镓回熔,但仍然无法解决“铝回熔”.本文从AlN微粒的来源,AlN生长动力学,AlN微粒引起Si衬底表面“台阶流”的局部畸变,晶格继承等方面全面分析无镓无铝环境重要性.通过对三款主流商用MOCVD进行比较分析,参考AIXTRON MOCVDG5氯气在线清洗工艺,对THOMAS SWAN CCS MOCVD气路进行改造,设计非钎焊耐氯7片机喷头,缩短喷淋头与石墨基座间距离,获得无镓无铝环境.该结果是有效研究回熔机制的基础,监测并控制反应室内的镓铝粉尘环境,有望从理论及机理上推动GaN-on-Si电子器件迈上新台阶.     

融合改进Tent混沌和模拟退火的灰狼算法

针对标准灰狼算法种群多样性差、后期收敛速度慢、易陷入局部最优的缺陷,提出一种改进灰狼算法.利用改进Tent混沌映射初始化种群,增加种群多样性;引入螺旋函数,提高算法收敛速度;融合模拟退火思想,避免陷入局部最优;设置搜索阈值,平衡全局搜索与局部搜索;利用改进Tent混沌映射产生新个体,替换性能较差个体并进行高斯扰动,增加寻优精度;将当前解和新解进行算术杂交,以保留当前解优点并减小扰动差异.使用基准测试函数和共享单车停车点选址及期初配置模型测试算法性能.结果表明,改进灰狼算法较标准灰狼算法、遗传算法和粒子群算法,收敛速度更快,寻优精度更高,性能更优越,并将该算法应用到共享单车停车选址上,验证了算法的有效性.