Si衬底功率型GaN基绿光LED性能

对本实验室在Si(111)衬底上MOCVD法生长的芯片尺寸为400 μm×600μm功率型绿光LED的光电性能进行研究.带有银反射镜的LED在20 mA的电流下正向工作电压为3.59 V,主波长518 nm,输出光功率为7.3 mW,90 mA下达到28.2 mW,发光功率效率为7.5%,光输出饱和电流高达600 mA.在200 mA电流下加速老化216 h,有银反射镜的LED光衰小于尤银反射镜的LED,把这一现象归结于Ag反射镜在提高出光效率的同时,降低了芯片奉身的温度.本器件有良好的发光效率,光衰和光输出饱和电流等综合特性表明,Si衬底GaN基绿光LED具有诱人的发展前景.     

Fabrication and Optical Characterization of GaN-Based Nanopillar Light Emitting Diodes

InGaN/GaN-multiple-quantum-well-based light emitting diode (LED) nanopillar arrays with a diameter of approximately 200nm and a height of 700nm are fabricated by inductively coupled plasma etching using Ni self-assembled nanodots as etching mask. In comparison to the as-grown LED sample an enhancement by a factor of four of photoluminescence (PL) intensity is achieved after the fabrication of nanopillars, and a blue shift and a decrease of full width at half maximum of the PL peak are observed. The method of additional wet etching with different chemical solutions is used to remove the etch-induced damage. The result shows that the dilute HCl (HCl:H₂O=1:1) treatment is the most effective. The PL intensity of nanopillar LEDs after such a treatment is about 3.5 times stronger than that before treatment.     

一种新型表面增强拉曼活性基底的制备及表征

研究了一种新的表面增强拉曼活性银基底的制备方法,采用银增强剂和引发剂的混合溶液处理全铝表面制备了银基底,利用扫描电子显微镜分析了基底的表面形态和结构,测定结晶紫分子在基底表面的拉曼光谱.结果表明,这种基底具有很强的表面增强拉曼散射效应(SERS)活性和稳定性.     

4-inch蓝宝石图形衬底上GaN基白光LED制备及表征

在4-inch蓝宝石图形衬底上,基于InGaN/GaN多量子阱结构制备了蓝光LED芯片,并通过与钇铝石榴石黄色荧光粉(YAG∶Ce³⁺)结合,封装成白光LED器件。简要介绍了外延生长和芯片工艺及封装流程,并对材料特性及器件性能进行了表征。外延片表面形貌良好,蓝光外延片荧光光谱(PL)显示峰值波长为442 nm。对封装后白光芯片进行电学特性测试,得出其开启与限流电压分别为2.7 V与3.6 V。此外,电致发光光谱(EL)含有两个主要的发光峰,分别是440 nm的蓝光峰以及540 nm的黄绿光峰,而随着注入电流的增加,蓝光峰位先蓝移后红移,黄绿光峰位先红移后蓝移再红移。本文中相关的芯片制备及表征技术将对固态照明研究起到一定的促进作用。     

硅纳米晶体的低温共晶合金化制作及其表征

利用Au/Sb和Au/Si共晶点温度较低的特点,通过在~400℃合金化的方法,在硅片表面实现了掺Sb纳米晶体的制作。扫描电子显微镜观察到了Au/Si合金化反应形成的倒金字塔形蚀坑以及纳米结构的存在,拉曼散射光谱证实这些结构主要是纳米尺度的晶体,二次离子质谱表明Sb在Si中的掺杂浓度大于2×10~(18) cm~(-3),超过了Sb在体晶硅中的固溶度。该纳米晶体的制作方法简单易行,热预算较低,和其他微纳器件制作工艺的兼容性较好。     

转移基板材质对Si衬底GaN基LED芯片性能的影响

在Si衬底上生长了GaN基LED外延材料,分别转移到新的硅基板和铜基板上,制备了垂直结构蓝光LED芯片。研究了这两种基板GaN基LED芯片的光电性能。在切割成单个芯片之前,对大量尺寸为(300μm×300μm)的这两种芯片分别通高达1 A的大电流在测试台上加速老化1 h。结果显示,铜基板Si衬底GaN基LED芯片有更大的饱和电流,光输出效率更高,工作电压随驱动电流的变化不大,光输出在老化过程中衰减更小。铜基板芯片比硅基板芯片可靠性更高,在大功率半导体照明器件中前景诱人。     

光增强湿法刻蚀提高Si衬底垂直结构GaN基LED的出光效率

以0.1 MK2S2O8+KOH和氙灯分别作为刻蚀剂和紫外光源,采用光增强湿法刻蚀转移衬底的垂直结构GaN基LED的n型GaN,对N面有电极和没有电极的芯片的n型GaN层进行刻蚀.结果表明,在相同的刻蚀条件下,N面有电极的n型GaN层刻蚀速率明显大于没有电极的n型GaN;而它们的均方根粗糙度(RMS)则结果相反.刻蚀后的形貌呈圆锥型凸起.20 mA下刻蚀后的裸芯光输出功率较刻蚀前提高了88.5%.     

硅片上顶发射的有机电致发光器件

为了更好地实现有机发光器件在硅片上的有源矩阵显示,有必要探讨在硅片上直接制作透明阴极的顶发射有机发光器件。在顶发射发光器件中,为了到达高的发光效率,底部阳极一般采用高反射率的金属。在通常所用的各种金属当中,金属银对可见光具有很高的反射率,然而由于其具有相当低的功函数,导致与有机材料间能级的不匹配,从而引起有机发光器件中阳极空穴注入的不理想而影响器件的性能。我们在硅片上制备顶发射的有机发光器件,用薄层QAD(quinacridone)作为发光层,表面修饰的银作为阳极,制备的有机发光器件的亮度在外加电压10V时达到13700cd／m^2,器件的最大电流效率在7V时达到4．3cd／A,是没有薄层QAD器件的2倍多,是由在器件中存在Alq3与QAD之间Foester能量转移机制引起的。     

Ferromagnetic MnSn Monolayer Epitaxially Grown on Silicon Substrate

Two-dimensional(2D) ferromagnetic materials have been exhibiting promising potential in applications,such as spintronics devices.To grow epitaxial magnetic films on silicon substrate,in the single-layer limit,is practically important but challenging.In this study,we realized the epitaxial growth of Mn Sn monolayer on Si(111) substrate,with an atomically thin Sn/Si(111)-23^1/2 × 23^1/2-buffer layer,and controlled the Mn Sn thickness with atomic-layer precision.We discovered th...     

Si衬底上ZnSe外延膜的低压MOCVD生长

以硒化氢（H2Se）和二甲基锌为源材料，生长温度是300℃时，用低压金属有机化学气相沉积（LP－MOCVD）系统在Si(111)衬底上外延生长了ZnSe薄膜。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜的能量色散（EDS）以及光致发光（PL）实验验证ZnSe外延膜的质量，在X射线衍射谱中只有一个强的ZnSe(111)面衍射峰，这说明外延膜是（111）取向的单晶薄膜，在能量色散谱中除了Si,Zn和Se原子外，没有观测到其他原子，说明ZnSe外延膜中杂质含量较少。ZnSe外延膜中Zn/Se原子比接近1，有较好的化学配比。在ZnSe外延膜的77K光致发光谱中没有观测到与深中心发射相关的发光峰，表明ZnSe外延膜的晶格缺陷密度较小。77K时的近带边发射峰447nm在室温时移至465nm附近。     

Fabrication of GaN-Based Heterostructures with an InA1GaN/AlGaN Composite Barrier

GaN-based heterostructures with an InAlGaN/AlGaN composite barrier on sapphire(0001)substrates are grown by a low-pressure metal organic chemical vapor deposition system.Compositions of the InAlGaN layer are determined by x-ray photoelectron spectroscopy,structure and crystal quality of the heterostructures are identified by high resolution x-ray diffraction,surface morphology of the samples are examined by an atomic force microscope,and Hall effect and capacitance-voltage measurements are performed at room temperature to evaluate the electrical properties of heterostructures.The Al/In ratio of the InAlGaN layer is 4.43,which indicates that the InAlGaN quaternary layer is nearly lattice-matched to the GaN channel.Capacitance—voltage results show that there is no parasitic channel formed between the InAlGaN layer and the AlGaN layer.Compared with the InAlGaN/GaN heterostructure,the electrical properties of the InAlGaN/AlGaN/GaN heterostructure are improved obviously.Influences of the thickness of the AlGaN layer on the electrical properties of the heterostructures are studied.With the optimal thickness of the AlGaN layer to be 5nm,the 2DEG mobility,sheet density and the sheet resistance of the sample is 1889.61 cm~2/V·s,1.44×10~(13)cm~(-2)and as low as 201.1Ω/sq,respectively.     

Design and Fabrication of Integrated-Optic Disk Pickup on LiNbO3 Substrate

An integrated-optic disk pickup device has been realized on a LiNbO3 substrate. The device is constructed by integrating an aplanatic double-convex aspherical waveguide lens (ADCAWL), a twin-grating focusing beam splitter (TGFBS) and two waveguide deflecting prisms (WDP) on a Ti∶LiNbO3 planar waveguide. The design considerations and fabrication of prototype device are summarized.     

Design and Fabrication of Integrated-Optic Disk Pickup on LiNbO_3 Substrate

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｈｅｒｅｈａｓｂｅｅｎｍｕｃｈｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｏｐｔｉｃａｌｄｉｓｋｍｅｍｏｒｙｓｙｓｔｅｍｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｈｉｇｈｃａｐａｃｉｔｙｓｔｏｒａｇｅ .Ｉｎｅａｒｌｙ ｐａｐｅｒｓ[1 ,2 ] ,ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｐｔｉｃａｎｄ ｍａｇｎｅｔｏｏｐｔｉｃｄｉｓｋｐｉｃｋｕｐｈｅａｄｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ .Ｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｄｉｓｋｐｉｃｋｕｐｈｅａｄｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｉｎｔｅｇｒ…     

铁钝化多孔硅的制备及光致发光机理研究

采用水热腐蚀法在相同环境下制备了不同晶型的铁钝化多孔硅样品。同一样品表面具有相似的孔隙结构,不同样品形貌存在差异。在300 nm光激发下,样品发光峰位于618 nm附近,半高宽约为132 nm。傅立叶红外变换光谱显示样品中有强的Si-Si、Si-O-Si、O_<em>y-Si-H_x化学键振动吸收。结果表明,水热腐蚀法制备的铁钝化多孔硅表面形貌与腐蚀过程的局域电极分布关系密切。样品的光致发光行为可归因于量子限制-发光中心作用,并受非桥氧空穴发光中心数量影响。     

铁钝化多孔硅的制备及光致发光机理研究

采用水热腐蚀法在相同环境下制备了不同晶型的铁钝化多孔硅样品。同一样品表面具有相似的孔隙结构,不同样品形貌存在差异。在300 nm光激发下,样品发光峰位于618 nm附近,半高宽约为132 nm。傅立叶红外变换光谱显示样品中有强的Si—Si、Si—O—Si、O y—Si—H x化学键振动吸收。结果表明,水热腐蚀法制备的铁钝化多孔硅表面形貌与腐蚀过程的局域电极分布关系密切。样品的光致发光行为可归因于量子限制-发光中心作用,并受非桥氧空穴发光中心数量影响。     

多晶硅表面周期性微结构的激光制备与性能研究

为了减小多晶硅表面入射光的反射率,提高太阳能电池的光电效率,利用紫外纳秒激光器在多晶硅表面制备不同深度、不同间距的微凹坑点阵绒面,研究织构形貌对反射率及光电转换效率的影响.通过激光频率的改变实现微凹坑深度的变化,通过微凹坑排布方式的改变实现微凹坑间距的变化;使用光纤光谱仪测量多晶硅表面反射率并通过激光共聚焦显微镜观察微...     

6H-SiC衬底上AlGaN基垂直结构紫外LED的制备

利用金属有机物化学气相沉积方法,在n型6H-SiC衬底上制备了15对Si掺杂Al_(0.19)Ga_(0.81)N/Al_(0.37)Ga_(0.63)N DBR,并采用低温AlN缓冲层有效抑制了DBR结构中裂纹的产生,得到了表面均方根粗糙度仅为0.4 nm且导电性能良好的n型DBR,其在369 nm处峰值反射率为68%,阻带宽度为10 nm。在获得导电DBR的基础上,进一步在n型6H-SiC衬底上构建了有、无DBR的垂直结构紫外LED。对比两者电致发光光谱,发现DBR结构的引入有效增强了LED紫外发光强度。     

硅光波导的束传播法设计及制备

报道用束传播法模拟设计、指导硅大断面单模脊形光波导的制备工艺，应用傅里叶变换法计算了硅光波导中导模的传播常数，对实际研制成功的ＳＩＭＯＸ及Ｓｉ／ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ单模脊形光波导，比较了其性能差异并给予理论解释。     

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。