低压MOCVD生长参量对Ⅱ型InAs/GaSb超晶格材料表面形貌的影响

采用自制低压金属有机源化学气相沉积设备,在(100)面GaSb单晶衬底上生长了Ⅱ型InAs/GaSb超晶格材料.利用双晶X射线衍射、光学显微镜、原子力显微镜和光致发光谱等分析手段对材料特性进行了表征,获得了表面光亮的晶体质量较好的Ⅱ型InAs/GaSb超晶格材料,在77 K下得到光致发光谱峰值波长为3.25 μm.研究了生长温度、过渡层、界面层对其表面形貌的影响,得出生长温度在500 ℃～520 ℃,无过渡层,使用InAsSb界面层有利于改善材料的表面形貌.     

生长中断法生长InAs/GaSbⅡ型超晶格材料表面形貌的研究

利用分子束外延技术,基于控制快门开关顺序的生长中断法,在GaSb衬底上生长了10周期和20周期的InAs(10 monolayer, 10 ML)/GaSb(10 ML)Ⅱ型超晶格材料。实验中,基于软件模拟对生长参数进行调控分析,实现了As-Sb高效的置换,有效地降低了界面的应力。通过双晶X射线衍射和原子力显微镜对超晶格样品表面形貌进行测试和表征,应变分别减少到0.64%和0.56%,均方根粗糙度仅为0.81 nm和0.45 nm,为后续器件的制备提供了基础。     

晶格匹配InAs/AlSb超晶格材料的分子束外延生长研究

InAs/GaSb超晶格是量子级联激光器(quantum cascade lase,QCL)和带间级联激光器(interband cascade lasers,ICL)结构中重要的组成,特别是作为ICL的上下超晶格波导层是由大量的超薄外延层(纳米量级)交替生长而成,细微的晶格失配便会直接导致材料晶体质量变差,而且每层的厚度和组分变化会强烈影响材料结构性能.论文研究验证了InAs/GaSb超晶格材料生长的最佳温度约在420℃.通过在衬底旋转的情况下生长40周期短周期GaSb/AlSb和InAs/GaSb超晶格,并采用XRD测量拟合获得了GaSb和AlSb层厚分别为5.448 nm和3.921 nm,以及InAs和GaSb层厚分别为8.998 nm和13.77 nm,误差在10%以内,获得了InAs/AlSb超晶格的生长最优条件.在GaSb衬底上生长晶格匹配的40周期的InAs/AlSb超晶格波导层,充分考虑飘逸As注入对InAs/AlSb超晶格平均晶格常数的影响,在固定SOAK时间为3 s的条件下,通过变化As压为1.7×10^-6 mbar来调整个超晶格的平均晶格常...     

As压调制的InAlAs超晶格对InAs纳米结构形貌的影响

利用固源分子束外延设备生长出InAs/InAlAs/InP(001)纳米结构材料, 探讨了As压调制的InAlAs超晶格对InAs纳米结构形貌的影响. 结果表明, As压调制的InAlAs超晶格能控制InAs量子线的形成, 导致高密度均匀分布的量子点的生长. 结果有利于进一步理解量子点形貌控制机理. 分析认为, InAs纳米结构的形貌主要由InAlAs层的各向异性应变分布和In吸附原子的各向异性扩散所决定.     

InAs/GaSb超晶格中波红外二极管的阳极硫化

采用分子束外延技术,在GaSb衬底上生长了pin结构的InAs(8ML)/GaSb(8ML)超晶格中波红外光电二极管.用阳极硫化和ZnS薄膜对二极管表面进行钝化处理后,二极管漏电流密度降低了三个数量级,零偏阻抗R0达到106Ω,R0A达到103Ωcm2.通过测量电流密度与光敏元周长面积比的关系可知表面漏电不是主要漏电成分;电容电压特性曲线表明吸收层i层背景掺杂浓度约4~5×1014cm-3.在空气中放置一个月后再次测试,发现响应率和探测率几乎没有变化.与化学硫化和SiO2薄膜钝化方法相比,阳极硫化方法是一种更简单和有效的钝化方法.     

MOCVD生长中载气H2对N掺杂ZnO性质的影响

采用MOCVD方法在石英衬底上生长ZnO。实验使用二乙基锌(DEZn)为锌源,N2O作为氧和氮源,H2作为载气。采用PL和Raman光谱方法对ZnO样品进行表征,结果表明H2的加入大幅度减少薄膜中碳的掺入,明显改善了薄膜的光学质量。采用N2O离化技术,可以进一步提高其带边峰的强度,抑制带内发光。XRD测量表明,生长的ZnO薄膜具有c轴择优取向。目前生长高质量N掺杂的p型ZnO薄膜是很困难的,而H2作为载气的加入明显改善了ZnO薄膜的光学性质,在生长过程中加入H2将为获得高质量N掺杂的p型ZnO薄膜提供一种途径。     

Gax In1-xP缓冲层组分对InP自组装形貌影响的研究

应用缓冲层对自组装结构的作用能Er和自组装结构表面能E8 的协同作用分析了InP自组装结构在GaxIn1-xP缓冲层表面的形貌变化.计算发现缓冲层组分影响自组装结构的形貌.随着缓冲层与InP自组装结构之间应力的增加,InP岛倾向于拉长.理论计算还发现随着自组装结构体积的增大,自组装结构也随之拉长.而且缓冲层的参数决定了自组装结构最小能量状态时的体积大小.应用金属有机物化学气相沉积技术在GaAs衬底上生长了不同的InP/GaInP体系,并对实验得到的自组装体系形貌进行了分析.实验结果证实了以上的理论分析.     

沉积速率和生长停顿对InAs/GaAs量子点超晶格生长影响的综合分析

采用动力学蒙特卡罗模型模拟了沉积速率和生长停顿对GaAs衬底中垂直耦合InAs 量子点超晶格生长早期阶段的影响.通过对生长表面形态、岛平均尺寸、岛尺寸分布及其标准差等方面的研究,发现综合控制沉积速率和生长停顿时间能够得到大小均匀、排列有序的岛阵列.这对后续量子点超晶格生长过程中量子点的定位有重要影响. 关键词： 动力学蒙特卡罗模拟 量子点超晶格 外延生长     

N极性GaN薄膜的MOCVD外延生长

采用MOCVD技术在c面蓝宝石衬底上外延制备了N极性GaN薄膜。通过KOH腐蚀的方法判定了GaN外延薄膜的极性。通过X射线双晶衍射(XRD)摇摆曲线和光致荧光(PL)谱测试研究了成核层生长时间对N极性GaN薄膜晶体质量和发光性能的影响。研究结果表明,成核层生长时间为300 s时,N极性GaN薄膜样品的位错密度最低,发光性能最好。采用拉曼(Raman)光谱对样品的应变状态进行了分析。     

GaxIn1-x缓冲层组分对InP自组装形貌影响的研究

应用缓冲层对自组装结构的作用能Er和自组装结构表面能Es的协同作用分析了InP自组装结构在GaxIn1-xP缓冲层表面的形貌变化，计算发现缓冲层组分影响自组装结构的形貌，随着缓冲层与InP自组装结构之间应力的增加，InP岛倾向于拉长，理论计算还发现随着自组装结构体积的增大，自组装结构也随之拉长，而且缓冲层的参数决定了自组装结构最小能量状态时的体积大小，应用金属有机物化学气相沉积技术在GaAs衬底上生长了不同的InP／GaInP体系，并对实验得到的自组装体系形貌进行了分析，实验结果证实了以上的理论分析。     

As保护下的生长中断时间对AlSb/InAs超晶格界面粗糙度的影响

用分子束外延设备(MBE)在GaAs(100)衬底上生长了InSb型界面的AlSb/InAs超晶格，界面生长过程中采用了As保护下不同的中断时间.运用掠入射X射线反射技术(GIXRR)对样品进行了测量，并对测量结果进行了模拟和分析，发现As保护下生长中断20 s能获得最平整的AlSb/InAs界面.结合分析显微镜下观察到的样品形貌，过短的界面中断时间会导致界面富In并形成In点，而过长的中断时间会导致AlAs型界面的形成，两者都使界面变得粗糙.另外，还讨论了生长中断在分子束外延生长中的应用. 关键词： 分子束外延 生长中断 超晶格 掠入射X射线反射     

用高分辨透射电镜对MOCVD生长的ZnSe1-xSx-ZnSe应变超晶格结构的研究

本文利用高分辨电子显微镜(TEM)从原子尺度对MOCVD生长的ZnSe_1-xS_x-Znse应变超晶格的精细结构进行了细致观察.通过对缺陷的种类、分布的分析提出缺陷的产生原因与过渡层质量有直接关系,通过改善过渡层的成份及各层间的厚度可制备出结构较完整以及较平整的超晶格薄层材料.     

第一原理研究界面弛豫对InAs/GaSb超晶格界面结构、能带结构和光学性质的影响

通过广义梯度近似的第一原理全电子相对论计算, 研究了不同界面类型InAs/GaSb超晶格的界面结构、电子和光吸收特性. 由于四原子界面的复杂性和低对称性, 通过对InAs/GaSb超晶格进行电子总能量和应力最小化来确定弛豫界面的结构参数. 计算了InSb, GaAs型界面和非特殊界面(二者交替)超晶格的能带结构和光吸收谱, 考察了超晶格界面层原子发生弛豫的影响.为了证实能带结构的计算结果, 用局域密度近似和Hartree-Fock泛函的平面波方法进行了计算. 对不同界面类型InAs/GaSb超晶格的能带结构计算结果进行了比较, 发现界面Sb原子的化学键和离子性对InAs/GaSb超晶格的界面结构、 能带结构和光学特性起着至关重要的作用.     

磁耦合效应对半无限超晶格中表面电子态的影响

在有效质量近似理论下，采用有效垒高方法，研究了在沿超晶格生长方向加一有限磁场时磁耦合效应对半无限半导体超晶格中表面电子态的影响.当考虑超晶格中阱层和垒层之间电子有效质量的差别时，沿超晶格生长方向的磁场将导致磁耦合效应的出现.研究结果表明，磁耦合效应不仅引起表面电子能级的量子化，而且表面电子能级的大小及其在表面附近的局域程度也依赖于磁场的大小和朗道指数.此外，研究表明布洛赫波数的虚部可以作为一个衡量表面电子态局域程度的物理量. 关键词： 超晶格中的电子态 表面态 磁场     

化学气相沉积SiC材料超光滑表面纳米加工

利用传统光学加工方法,采用陶瓷磨盘和金刚石微粉对国产化学气相沉积(CVD) SiC进行了粗磨、细磨加工;然后,利用颗粒直径从4 μm到1 μm的金刚石研磨膏逐级进行抛光,发现SiC表面存在纳米级划痕;最后,改用颗粒直径为20 nm氧化铝纳米颗粒的碱性水溶液进行抛光,表面粗糙度达到0.6 nm(RMS),表面纳米级划痕得到很好改善,获得了较高表面质量的超光滑表面。     

化学气相沉积SiC材料超光滑表面纳米加工

 利用传统光学加工方法，采用陶瓷磨盘和金刚石微粉对国产化学气相沉积(CVD) SiC进行了粗磨、细磨加工；然后，利用颗粒直径从4 μm到1 μm的金刚石研磨膏逐级进行抛光，发现SiC表面存在纳米级划痕；最后，改用颗粒直径为20 nm氧化铝纳米颗粒的碱性水溶液进行抛光，表面粗糙度达到0.6 nm(RMS)，表面纳米级划痕得到很好改善，获得了较高表面质量的超光滑表面。     

粗糙界面对Bi2Te3/PbTe超晶格热电优值影响的理论分析

以Bi2Te3/PbTe超晶格薄膜为例,分析电子在Bi2Te3量子阱中的输运过程,综合了薄膜的经典散射效应和理想量子效应,并以此混合效应为基础,在PbTe障碍层厚度一定时,模拟计算了两种混合效应中量子效应占不同比例时,Bi2Te3/PbTe超晶格热电优值的变化.在镜面反射占混合效应的0 3时,得到的热电优值与当前报道的量子阱超晶格的实验值接近.     

生长速率对低压MOCVD外延生长GaAs/Ge异质结的影响

采用自制的液相金属氧化物化学汽相沉积(LP-MOCVD)设备,在Ge(100)向(110)面偏9°外延生长出GaAs单晶外延层,对电池材料进行了X射线衍射测试分析,半峰宽为52″.讨论了外延生长参量对GaAs/Ge的影响,表明抑制反向畴不仅与过渡层有关,而且与GaAs单晶外延生长参量有关.适当的生长速率可有效地抑制反向畴的生长.     

粗糙界面对Bi2Te3/PbTe超晶格热电优值影响的理论分析

以Bi₂Te₃/PbTe超晶格薄膜为例,分析电子在Bi₂Te₃量子阱中的输运过程,综合了薄膜的经典散射效应和理想量子效应,并以此混合效应为基础,在PbTe障碍层厚度一定时,模拟计算了两种混合效应中量子效应占不同比例时,Bi₂Te₃/PbTe超晶格热电优值的变化.在镜面反射占混合效应的0.3时,得到的热电优值与当前报道的量子阱超晶格的实验值接近. 关键词： 超晶格 粗糙界面 热电优值     

晶格失配对InAsχP1-χ/InP发光特性的影响

采用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)技术,在掺Fe的半绝缘InP衬底上制备了InAs0.157P0.843外延层.利用变温光致发光研究了InAs0.157P0.843外延层在13～300 K温度范围内的发光特性,通过理论分析与计算,证实了在应力作用下InAs0.157P0.843外延层价带顶的轻重空穴带发生了劈裂,并研究了导带底与价带顶轻空穴带之间形成的复合发光峰在应力作用下随温度的变化规律.