温度对Al_(0.5)Ga_(0.5)As/AlAs分布布喇格反射器的反射谱影响

采用光学传输矩阵理论对Al0.5Ga0.5As/AlAs材料分布布喇格反射器(DBR)进行理论研究,分析了-10℃到100℃的范围内,温度变化对不同DBR结构的反射光谱影响.结果表明:随着温度的升高,传统20周期DBR的反射光谱向长波长方向移动,速率约0.05 nm/℃,其中由线热膨胀系数带来的影响小于0.001 nm/℃.当传统DBR的周期数增大时,温度对DBR光谱反射率的影响在减小,同时DBR的反射谱峰值波长发生红移.为了降低温度对DBR反射光谱的影响,提出一种新型的复式DBR结构.分析指出:该复式DBR比传统DBR有更大的反射光谱半峰宽,基本能覆盖同温度的AlGaInP LED电致发光光谱,这对提高LED的出光效率有现实意义.     

入射角对Al0.5Ga0.5As-AlAs分布布拉格反射器反射光谱的影响

采用传输矩阵法对Al0.5Ga0.5As-AlAs材料的发光二极管分布布拉格反射器进行入射角的反射光谱研究,计算发现反射偏振光p和s随入射角的增大呈“V”形变化,在49.8°处有最小反射值。不同入射介质[以空气和限制层(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P材料]下的反射光谱受入射角的影响差异很大,其中入射角对空气入射介质的反射谱影响较小,由0°入射的反射率88.13%降至45°的84.94%,反射峰值波长蓝移仅10 nm;但入射角对(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P入射介质的反射谱影响很大,仅从0°到45°入射,反射率降幅就超过45%,反射峰值波长蓝移超过127 nm。为了减缓这种影响,提出了多波长布拉格反射器结构设计。计算表明多波长分布布拉格反射器在0ο~45°的入射角内比传统的分布布拉格反射器有更好的光谱特性,这对提高发光二极管的出光效率有现实意义。     

侧墙倾斜的水平半导体/空气分布布喇格反射器的设计

时域有限差分(FDTD)法计算表明,在常规的水平半导体/空气分布布喇格反射器(DBR)设计中为了得到高反射率,DBR中侧墙与衬底垂直非常重要。对于GaN基材料DBR侧墙如果有3°的倾斜,反射率将下降到30%左右,然而在实验上很难得到侧墙与衬底垂直的GaN基DBR结构。考虑到侧墙倾斜问题我们提出了新的DBR设计方法,采用这种方法即使DBR侧墙有较大的倾斜也可以得到高的反射率。设计的关键是在侧墙倾斜的情况下保持每个DBR周期光程差与垂直情况下一致,根据光的干涉原理我们给出了详细的解释。     

生长温度对In_(0.5)Ga_(0.5)As/GaAs量子点尺寸的影响

采用分子束外延(MBE)技术制备In_(0.5)Ga_(0.5)As/GaAs量子点,利用扫描隧道显微镜(STM)对不同衬底温度下生长的样品进行表征分析.研究表明量子点密度随温度升高先增大后减小,其尺寸随温度的升高而增大.另外,量子点以S-K模式生长并受Ostwald熟化机制影响,其尺寸增大所需的能量来自应变能和温度提供的能量,高温条件下表面原子的解吸附作用会限制量子点的生长.     

MOCVD-Ga0.4In0.6As0.85P0.15/InP分布布喇格反射镜的反射率

采用MOCVD方法在InP衬底上制备了高质量的四元合金Ga0.4In0.6As0．85P0.15和InP外延层,用椭圆偏光仪测得Ga0.4In0.6As0.85P0.15和InP外延层的折射率。由这两种具有不同折射率的半导体材料交替生长构成不同周期的分布布喇格反射镜(DBR)。研究了不同周期的DBR结构的反射率与波长及反射率与DBR结构周期数的关系。根据多层膜增反原理,当中心波长为1．55um时,反射率随周期数增加迅速增加,周期数为23时,反射率可达99．97％。利用MOCVD技术,通过Ga0.4In0.6As0.85P0.15/InP的交替生长,成功地获得周期数分别为3,4,7,11,15,19,23的分布布喇格反射镜(DBR)。实验结果表明,已获得表面如镜面状的二元InP外延层,而组分x,y分别为0．4,0．85的四元合金,因其处于混溶隙,外延层表面较粗糙,未获得镜面状表面。反射率的测量结果表明,反射镜的反射率随周期数的增加而升高,当DBR的周期数为23时,反射率为54．44％,与理论结果尚存在一定差距。     

温度对光纤布喇格光栅化学传感器性能的影响

阐述了光纤Bragg光栅化学传感的基本原理,推导并利用数值计算得出了腐蚀掉包层后的光纤Bragg光栅的纤芯有效折射率随外界折射率变化的关系.分析了温度对这种传感器造成的误差.研究表明,温度会造成光纤光栅变化和改变溶液折射率的大小,从而对传感器的测量造成影响.设计了一种温度补偿方案.实验分别研究了低浓度溶液和高浓度溶液中传感头两段不同光栅区的Bragg波长随温度的变化.结果表明：在清水中,传感头两段光栅区Bragg波长受到温度变化的影响基本相同,通过测量波长的差值可消除温度的影响;高浓度溶液中,传感头受温度影响造成的总波长漂移量约为未被腐蚀光栅区的波长漂移量的0.6,与理论的结果基本一致.传感头受温度影响造成的总波长漂移量可由未被腐蚀光栅区波长漂移量的大小得出,进而可消除温度对溶液传感的影响.     

不同采样方式下光纤布喇格光栅反射谱寻峰算法的分析

对光纤布喇格光栅反射谱的三种寻峰算法(三次样条插值数值微分法、高斯-多项式拟合法和高斯拟合法)进行了分析和比较;相同采样情况下,得出了高斯拟合法确定的峰值准确度最高的结论;采样点数为250的均匀采样中,三种算法寻峰结果对实际值的误差分别为:3.4pm、13.0 pm和2.6 pm.引入了非均匀数据采集的寻峰思路,分别应用三种寻峰法对实际光栅的反射谱分别进行均匀采集和非均匀采集.结果表明,对于相同寻峰方法在非均匀数据采集下获得的峰值更精确,采样点数为250时,高斯拟合法寻峰时非均匀采集对应的误差比均匀采集减少了38.46％.     

不同采样方式下光纤布喇格光栅反射谱寻峰算法的分析

对光纤布喇格光栅反射谱的三种寻峰算法(三次样条插值数值微分法、高斯-多项式拟合法和高斯拟合法)进行了分析和比较;相同采样情况下,得出了高斯拟合法确定的峰值准确度最高的结论;采样点数为250的均匀采样中,三种算法寻峰结果对实际值的误差分别为: 3.4 pm、13.0 pm和2.6 pm.引入了非均匀数据采集的寻峰思路,分别应用三种寻峰法对实际光栅的反射谱分别进行均匀采集和非均匀采集.结果表明,对于相同寻峰方法在非均匀数据采集下获得的峰值更精确,采样点数为250时,高斯拟合法寻峰时非均匀采集对应的误差比均匀采集减少了38.46%.     

分布布喇格反射镜的反射特性

采用等效法布里珀罗(FP)腔方法对分布布喇格反射镜(DBR)的特性进行了研究,计算并讨论了上下两层DBR结构非对称模型反射率的变化.设计了DBR反射镜的反射谱中心波长为850nm的结构.随着DBR周期数的增加,腔反射率峰值逐渐增加.上下两层DBR反射镜的厚度由反射率和中心波长决定.实验表明,下DBR的周期数为30对左右,上DBR的周期数为20对左右,易实现激光输出.非对称的双层DBR的反射特性表明理论计算与实验结果基本一致.     

半导体/超晶格分布布拉格反射镜的特性研究

在n+ GaAs (10 0 )衬底上由分子束外延技术 (MBE)生长了以 [GaAs/AlAs]超晶格替代AlxGa1-xAs所形成的新型AlAs/ [GaAs/AlAs]半导体 /超晶格分布布拉格反射镜 (DBR) ,并对此DBR的光、电学特性进行了实验测量。从实验获得的DBR的反射谱中得出 ,其反射谱中心波长为 85 0nm ,19周期此DBR的峰值反射率高达 99 5 % ,反射带宽度为 90nm左右。与此同时 ,由自行设计的二次钨丝掩模质子注入形成 15× 15 μm2 正方形电流注入区对 p型DBR的串联电阻进行了测量 ,克服了化学湿腐蚀法中腐蚀深度不易控制及侧面同时被腐蚀的缺点。实验得出此 p型DBR的串联电阻仅为 5 0Ω左右。由此可见 ,此DBR在保持高的反射率的同时具有较低的串联电阻。最后 ,对DBR的串联电阻与温度关系的实验研究表明 ,此DBR的串联电阻受温度的影响不大。     

Anisotropy of Long-term Resistivity Relaxations Induced in p -(0 0 1)GaAs/Al 0.5 Ga 0.5 As by Uniaxial Stress

Anisotropy of the piezoresistance relaxations has been observed in p -(0 0 1)GaAs/Al 0.5 Ga 0.5 As heterostructures. The character of relaxation process depends on the direction of the applied uniaxial compression: after loading along [1 m 1 0] direction the specimen resistance relaxes down to the lower magnitude while after loading along [1 1 0] direction it relaxes up to the higher magnitude. Shubnikov-de Haas oscillations and Hall effect measurements indicate that variation of the carrier concentration j N in the quantum well during relaxation processes has different signs for uniaxial compression along [1 m 1 0] and [1 1 0] directions and correlates with the corresponding change of the resistance. The piezoelectric field that in GaAs can reach the magnitude E =1.152 2 10 6 V/m at uniaxial stress P =1 kbar along d 1 1 0 ¢ directions is supposed to be responsible for the metastable state after loading (unloading) and redistribution of carriers during the relaxation process.     

Structural and optical properties of high-density (>10/cm) InAs QDs with varying Al(Ga)As matrix layer thickness

We have obtained high-density (>10¹¹/cm²) InAs quantum dot (QD) structures by using an Al(Ga)As matrix layer. With increase of the AlAs matrix layer thickness, the density of QDs increases a little and the luminescence intensity emitted from InAs QDs decreases. We have used a thin GaAs insertion layer (IL) for the reason of keeping InAs QDs from an aluminum intermixing towards QDs. As the thickness of GaAs IL increases, the density of QDs decreases slightly due to the reduction of the roughness of an AlAs matrix layer. However, the luminescence intensity increases with increase in the thickness of GaAs IL resulting from the efficient blocking of an aluminum intermixing towards QDs.     

PLD方法制备的纳米Fe/Al薄膜的结构及应力分析

 采用PLD方法制备了Fe/Al合金薄膜，研究了Fe/Al合金薄膜的物相、结构、应力等。研究表明薄膜的沉积速率随着衬底温度的升高而降低。原子力显微镜（AFM）图像显示，薄膜表面平整、致密且光滑，均方根粗糙度小于1 nm。等离子体发射谱（ICP）表明Fe/Al原子比为1∶1。X射线小角衍射（XRD）分析表明薄膜中的物相是Al_0.5Fe_0.5，Al_0.5Fe_0.5晶体具有简单立方结构(SC)，晶格常数为0.297 nm，平均晶粒尺寸为81.74 nm，平均微畸变为0.007 6。     

三甲基镓在Pd(111)表面吸附解离及表面预吸附H和O的影响

利用X-射线光电子能谱（XPS）和程序升温脱附谱（TPD）研究了三甲基镓在Pd（111）表面的吸附和解离行为,并考察了表面预吸附H和O的影响。结果表明,在吸附温度为140 K时,三甲基镓在Pd（111）上主要为解离吸附,此时表面物种为Ga（CH₃）_x （x=1,2,3）和CH_x物种。加热将导致Ga的甲基化合物中的Ga-C键发生分步断裂,在不同温度下产生CH₄和H₂从表面脱附。同时,XPS结果证实了在275~325 K的温度区间内存在Ga甲基化合物的分子脱附。退火至更高温度,表面只观察到积碳和金属Ga物种,这二者随着温度的继续升高逐渐向体相扩散。在Pd（111）表面预吸附O和H对上述吸附和解离行为存在显著的影响。当表面预吸附H时,脱附产物CH₄和H₂的脱附主要位于315 K,可归属为一甲基镓的解离脱附。当表面预吸附O时,只在258 K观察到CH₄和H₂的脱附峰,可能来自于Pd-O-Ga（CH₃）₂吸附结构的解离.