Cu掺杂的AlN铁磁性和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论（DFT）的总体能量平面波超软赝势方法，结合广义梯度近似（GGA），对Cu掺杂AlN 32原子超原胞体系进行了几何结构优化，计算了Cu掺杂AlN的晶格常数，能带结构，电子态密度和光学性质.结果表明，Cu掺杂AlN会产生自旋极化状态，能带结构显示半金属性质，掺杂后带隙变窄，长波吸收加强，能量损失明显减小.同传统的稀磁半导体（DMS）相比，Cu掺杂AlN不会有铁磁性沉淀物的问题，因为Cu本身不具有磁性.因而，Cu掺杂的AlN也许是一种非常有前途的稀磁半导体. 关键词： AlN 第一性原理 铁磁性 光学性质     

GaN基高压直流发光二极管制备及其性能分析

GaN基高压直流发光二极管工艺制备, 采用蓝宝石图形衬底(PSS) 外延片制备正梯形芯粒结构的GaN基高压直流LED.相对其他结构器件, 该结构器件发光效率最高, 封装白光后, 在色温4500 K, 驱动电流20 mA时, 光效116.06 lm/W, 对应电压50 V. 测试其I-V曲线表明, 开启电压为36 V, 对应驱动电流为1.5 mA; 在电流15 mA至50 mA时, 光功率随驱动电流增加近似于线性增加, 在此区域光效随电流增加而降低的幅度比较缓慢, 表明GaN基高压直流LED适宜于采用大电流密度驱动, 而不会出现驱动电流密度增加导致量子效率明显下降(efficiency droop), 为从芯片层面研究解决量子效率下降难题提供了一种新思路.     

多层GaAlInP半导体发光材料的双晶衍射分析与拟合

应用双晶衍射仪对MOCVD外延生长所得到的一个GaAlInP双异质结(DH)的单晶多层结构进行测试与分析。应用双晶衍射的动力学理论模拟此样品的摇摆曲线，并结合界面的融合、晶格崎变与缺陷的散射来解释测试结果。对衍射谱的展宽提供了合理的解释，比较肯定地确定了此样品的结构与晶体质量。涉及缺陷对衍射FWHM的展宽的解释与关于缺陷的半动力学衍射理论相比，简单明了，实用于实际的生产检测。并根据分析结论对晶体质量的改进提供技术方案，改进了晶体质量。     

基于硅波导的喇曼光放大器

在硅波导上添加反向偏压的PIN结构,当波导产生受激喇曼散射时,可以将波导中双光子吸收(TPA)产生的光生自由载流子扫出波导,降低了波导的非线性损失,极大地提高了硅波导中泵浦光对信号光的喇曼增益。为了应用已经非常成熟的硅工艺,并且应用硅波导使器件小型化,根据法布里-帕罗(F-P)腔和行波放大器理论,在硅波导两端的解理面蒸镀增透膜,应用这种波导的喇曼效应设计了一种光放大器,即基于硅波导的喇曼光放大器。建立了计算放大器增益的方程,给出了不同波导长度和输入功率情况下的放大器增益,得出适当增加波导长度和泵浦光功率可以得到较高喇曼增益的结论。基于硅的光放大器有较高的饱和功率且没有泵浦源的限制,通过调整泵浦激光的波长可以放大不同波长的信号光。     

B-N共掺杂改善p型ZnO的理论分析

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对B缺陷在ZnO中的存在形式进行了理论分析,对B-N共掺杂ZnO体系的晶格结构、杂质形成能、杂质态密度及电子结构进行了系统的研究.研究表明,B缺陷在掺杂体系中主要以BZn的形式存在,这种结构会引起相应的晶格收缩;研究发现与以往的N掺杂相比,共掺结构具有更低的杂质形成能和更高的化学稳定性,因此更加适合掺杂.此外,共掺能够形成更低的受主能级,因而减小了受主的杂质电离能,提高了受主态密度;研究显示共掺结构下的杂质N原子与体相Zn原子之间的键合能力提高,受主原子得电子的能力增强,因此B-N共掺有望成为一种更为有效的p型掺杂手段.     

近紫外380nm发光二极管的量子阱结构优化

模拟分析了有源区不同垒层对380 nm近紫外发光二极管的内量子效率、电子空穴浓度分布、辐射复合效率等产生的影响。有源区垒层材料分别选用GaN、Al0.1Ga0.9N、Al0.1Ga0.9N/Al0.15Ga0.85N/Al0.1Ga0.9N,其中3层AlGaN的厚度比分别为6 nm/8 nm/6 nm和7 nm/6 nm/7 nm。对比分析发现,与GaN垒层相比,选用AlGaN系列垒层可以将更多的载流子限制在有源区内,空穴浓度可以提高近一个数量级,辐射复合效率可以提高2～10倍;3层AlGaN垒层相对于单一AlGaN垒层,载流子分布更加均匀,辐射复合效率可以提高7倍以上,内量子效率可以提高14.5%;采用不同厚度比的3层AlGaN垒层结构可以微调能带的倾斜程度,进一步减小极化效应。可以调节合适的厚度比减小极化效应对于载流子分布及内量子效率的影响。     

硅波导受激喇曼散射放大信号光的数值模拟

提出了用连续泵浦光在硅波导中的受激喇曼散射对信号光进行放大的方法.建立了信号光和泵浦光在硅波导中传输的耦合方程,得到了计算信号光增益的理论模型.利用数值模拟结果,对泵浦功率沿波导的分布,信号光在不同波导长度以及输入功率情况下的增益等进行了分析和讨论.结果表明,适当增加波导长度和泵浦光功率可以得到较高喇曼增益的结论.     

Enhanced performance of GaN-based light-emitting diodes with InGaN/GaN superlattice barriers

GaN-based multiple quantum well light-emitting diodes （LEDs） with conventional and superlattice barriers have been investigated numerically. Simulation results demonstrate using InGaN/GaN superlattices as barriers can effectively enhance performances of the GaN-Based LEDs, mainly owing to the improvement of hole injection and transport among the MQW active region. Meanwhile, the improved electron capture decreases the electron leakage and alleviates the efficiency droop. The weak polarization field induced by the superlattice structure strengthens the intensity of the emission spectrum and leads to a blue-shift relative to the conventional one.     

Cd:O共掺杂AlN的电子结构和p型特性研究

为研究Cd：O共掺杂纤锌矿AlN的p型特性,进而揭示导致纤锌矿AlN空穴浓度增加的机理,对Cd：O共掺杂AlN进行了基于密度泛函理论的第一性原理研究.通过计算Cd_n-O（n=1,2,3,4）复合体掺杂AlN的结合能,发现Cd：O在AlN中可以稳定存在,共掺杂提高了Cd在AlN中的固溶度.分析Cd和Cd₂-O掺杂AlN体系的激活能,发现Cd₂-O的激活能比Cd减小0.21 eV,表明Cd₂-O的空穴浓度比单掺Cd大约提高 关键词： Cd：O共掺杂 纤锌矿AlN 电子结构 p型掺杂特性     

Si掺杂对AlGaInP/GaInP多量子阱性能的影响

采用LP-MOCVD技术在n-GaAs衬底上生长了AlGaInP／GaInP多量子阱红光LED外延片。以X射线双晶衍射技术和光致发光技术对外延片进行了表征,研究了Si掺杂对AlGaInP／GaInP多量子阱性能的影响。研究表明：掺Si能大大提高(Al0．3Ga0.7)0.5In0.5P／Ga0.5In0.5P多量子阱的发光强度。相对于未故意掺杂的样品,多量子阱垒层掺Si使多量子阱的发光强度提高了13倍,阱层和垒层均掺Si使多量子阱的发光强度提高了28倍。外延片的X射线双晶衍射测试表明,Si掺杂并没有使多量子阱的界面质量变差。