MBE和MOCVD生长的AlGaAs／GaAsGRIN—SCH SQW激光器深中心的比较

应用深能级瞬态谱（ＤＬＴＳ）技术详细研究分子束外延（ＭＢＥ）和金属有机物化学汽相淀积（ＭＯＣＶＤ）生长的ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ ｇｒａｄｅｄ ｉｎｄｅｘ ｓｅｐａｒａｔｅ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｉｎｇｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ（ＧＲＩＮ－ＳＣＨ ＳＱＷ）激光器的深中心。结果表明，在激光器的ｎ－ＡｌＧａＡｓ层里除众所周知的ＤＸ中心外，还存在着较大浓度和俘获截面     

分子束外延生长AlGaAs/GaAs GRINSCH SQW激光器中高温陷阱的研究

应用深能级瞬态谱(DLTS)技术研究分子束外延(MBE)生长的AlGaAs/GaAs gradedindex separate confinement heterostructure single well(GRIN-SCH SQW)激光器的高温陷阱。样品的DLTS表明,在激光器的n-AlGaAs层里存在着高温(空穴、电子)陷阱,它直接影响着激光器的性能。高温空穴陷阱可能分布在x_(Al)=0.2→0.43和x_(Al)=0.43的n-AlGaAs层界面附近,而高温电子陷阱则可能分布在X_(Al)=0.43的n-AlGaAs层里X_(Al)值不连续的界面附近。高温电子陷阱的产生可能与AlGaAs层里的O有关。     

GaAs/Ge的MOCVD生长研究

用常压MOCVD在Ge衬底上外延生长了GaAs单晶层,研究了GaAs和6e的极性与非极性材料异质外延生长,获得了质量优良的GaAs/Ge外延片,GaAs外延层X射线双晶衍射回摆曲线半高宽达16弧秒.10K下PL谱半峰宽为7meV.讨论了极性与非极性外延的界面反相畴问题和GaAs-Ge界面的Ga、Ge原子互扩散问题.     

分子束外延生长AlGaAs/GaAs GRIN-SCH SQW激光器中高温陷阱的研究

应用深能级瞬态谱(DLTS)技术研究分子束外延(MBE)生长的AlGaAs/GaAs graded index separate confinement heterostructure single well(GRIN-SCH SQW)激光器的高温陷阱。样品的DLTS表明,在激光器的n-AlGaAs层里存在着高温(空穴、电子)陷阱,它直接影响着激光器的性能。高温空穴陷阱可能分布在x_Al =0.2→0.43和x_Al=0.43的n-AlGaAs层界面附近,而高温电子陷阱则可能分布在x_Al=0.43的n-AlGaAs层里x_Al值不连续的界面附近。高温电子陷阱的产生可能与AlGaAs层里的O有关。 关键词：     

优质GaAs/Si和AlGaAs/Si材料的MOCVD生长研究

用自制常压MOCVD装置,在Si衬底上生长GaAs和AlGaAs外延层,在高温去除Si衬底表面氧化膜之后,采用两步法,即低温生长过渡层,再提高温度生长外延层。得到了表面镜面光亮的优质GaAs和AlGaAs外延层。X射线双晶衍射仪测试GaAs外延层,其回摆曲线半峰宽是200孤秒,GaAs和AlGaAs外延层在77K温度下,PL谱半峰宽分别是17meV和24meV。     

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.     

用MOCVD方法生长的GaAs/GaAsP量子线及其特性

本实验采用普通的光刻和湿法腐蚀技术,将GaAs基片刻蚀成具有W形沟槽样的非平面结构,基片表面为(100)面,沟槽的侧斜面为(111)B面.在此基片上用低压MOCVD设备外延生长了GaAs/GaAsP多层膜,通过扫描电镜和微区拉曼光谱,研究它们的生长特性,发现GaAs和GaAsP的生长速率与基片的晶向及基片上的生长位置有关.根据这一生长特性,选择合适的W形沟道形状,用常规的量子阱外延方式,在W形沟道中央顶部突起的线条状平面上形成宝塔形生长,从而在尖端长出量子线.低温荧光光谱中观察到相应的能量峰,从而证实量子线的存在.     

GRINSCH—SQW激光器波导特性的数值分析

采用折射率台阶近似法将梯度折射率分别限制异质结单量子阱(GRINSCH—SQW)激光器波导结构中的缓变折射率层离散成折射率近似为常数的亚层,从而推导出此波导的近似本征方程,并用数值计算求解出波导对于基模的等效折射率。在此基础上,通过计算波导中垂直于激光器结平面方向上的光强近场分布,计算出与激光器的阈值电流有密切关系的光学常数——激光器有源层的光限制因子P以及各种波导结构参数对P的影响,同时计算了激光器的远场图形。计算结果可用于GRINSCH-SQW激光器波导结构参数的优化设计。     

透射式GaAs光电阴极材料的MOCVD生长

用常压MOCVD装置,制备了透射式GaAs光电阴极材料。发射层P-型GaAs掺杂浓度到10¹⁸-10¹⁹cm^-3,少子扩散长度到4.02μm。AlGaAs层的Al组分含量到0.83,其吸收光谱长波限与设计值基本符合。利用此材料进行了阴极激活实验,制成了透射式GaAs光阴极。     

交叉电场和磁场下GaAs/AIGaAs超晶格子带结构

本文用有效质量理论计算了加平行磁场(方向平行于GaAs/AlGaAs界面)和垂直电场(方向垂直于界面)的超晶格子带结构和光跃迁。加平行磁场后,空穴子带的二重简并解除,轻重空穴混合。加电场后,产生Stark位移,电子和空穴能级发生一定位移。最后,讨论了磁光跃迁概率。     

GaInP2/GaAs/Ge叠层太阳电池材料的低压MOCVD外延生长

本文采用自制的LP-MOCVD设备,外延生长出GaInP₂/GaAs/Ge叠层太阳电池结构片,对电池材料进行了X射线衍射测试分析.另外,采用二次离子质谱仪测试了电池结构的剖面曲线.用此材料做出的叠层太阳电池,AMO条件下光电转换效率η=13.6%,开路电压V_oc=2230mV,短路电流密度J_sc=12.6mA/cm².     

基于MOCVD三步生长的GaAs/Si外延技术EI北大核心CSCD

在硅(Si)上外延生长高质量的砷化镓(GaAs)薄膜是实现硅基光源单片集成的关键因素。但是,Si材料与GaAs材料之间较大的晶格失配、热失配等问题对获得高质量的GaAs薄膜造成了严重影响。本文利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术开展Si基GaAs生长研究。通过采用三步生长法,运用低温成核层、高温GaAs层与循环热退火等结合的方式,进一步降低Si基GaAs材料的表面粗糙度和穿透位错密度。并利用X射线衍射(XRD)ω-2θ扫描追踪采用不同方法生长的样品中残余应力的变化。最终,在GaAs低温成核层生长时间62 min(生长厚度约25 nm)时,采用三步生长、循环热退火等结合的方式获得GaAs(004)XRD摇摆曲线峰值半高宽(FWHM)为401″、缺陷密度为6.8×10^(7) cm^(-2)、5μm×5μm区域表面粗糙度为6.71 nm的GaAs外延材料,在材料中表现出张应力。     

InGaAsSb/InP的MBE生长及特性

研究了InP基InGaAsSb外延材料受生长温度和Ⅴ/Ⅲ比的影响。实验中利用高能电子衍射(RHHEED)监测获得了合适的生长温度和Ⅴ/Ⅲ比,采用扫描电子显微镜 (SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线双晶衍射(XRDCD)和光致发光(PL)谱等方法研究了InGaAsSb薄膜材料的表面形貌、结晶质量和发光特性。通过控制生长温度和Ⅴ/Ⅲ比,获得了X射线衍射峰半峰全宽较窄的高质量的外延材料。     

Si衬底上生长的GaAs薄膜中深中心发光的温度效应

测量了Ｓｉ衬底上生长的ＧａＡｓ薄膜中与深中心有关的发光带的变温光谱，研究了０．７８ｅＶ、０．８４ｅＶ和０．９３ｅＶ发光带的峰值位置和发光强度随着温度的变化关系，发现它们的发光强度随温度的变化服从描述非晶半导体中局域态发光的公式。最后讨论了这些发光带的来源。     

1.55μm InGaAsP/InP应变量子阱激光器的LP－MOCVD生长

本文首次报导了生长温度为550℃,以三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)为Ⅲ族源,用低压金属有机物气相沉积(LFMOCVD〕技术,高质量1.62um和1.3umInGaAsP及In_0.57Ga_0.43As_0.98P_0.04/In_0.73Ga_0.27As_0.6P_0.4量子阶结构的生长,并给出了1.55umGaAsP/InP分别限制应变量子阱结构激光器的生长条件,激光器于室温下脉冲激射,其阈值电流密度为2.4kA/cm².     

InAs和InAs/GaSb异质结的MOCVD生长和表征

以三甲基铟(TMIn)、砷烷(AsH3)、三甲基镓(TMGa)和三甲基锑(TMSb)为源,用水平常压MOCVD技术,在较低的Ⅴ/Ⅲ比的条件下(1.5～4)于GaAs和GaSb衬底上成功地生长了InAs合金和InAs/GaSb异质结。实验表明,生长温度在500℃～620℃范围内,InAs外延生长是扩散控制的。在Ⅴ/Ⅲ比为2.5时,生长效率(相对Ⅲ族源)为3×103μm/mol.不掺杂InAs外延层为n型的,室温迁移率为2000cm2/V.s.InAs/GaSb异质结的12KPL谱为一个在375meV处较宽的与杂质相关的跃迁峰,和一个在417meV附近的几乎被杂质峰湮没的带边峰.     

InAs/GaAs量子点激光器的增益和线宽展宽因子

利用气源分子束外延技术生长InAs/GaAs量子点激光器材料,制作了由5层量子点组成的500 μm腔长的激光器.首次使用增益拟合和波长加权的方法计算了激光器的线宽展宽因子.其中,增益拟合是对Hakki-Paoli方法计算增益的重要补充,对判断不同电流下的增益是否饱和具有重要作用.对最大模式增益求导数,当电流为50 mA时,差分增益最大值为1.33 cm-1/mA,然后迅速减小到0.34 cm-1/mA,此时电流为57mA(≈0.99Ith).第一次使用加权波长来计算中心波长的移动,发现△λ慢慢减小直至接近于0.整个计算方法避免了在直接选取数据点时造成的误差,线宽展宽因子计算值为0.12～2.75.     

高温处理工艺对低压MOCVD外延GaAs/Ge太阳电池的影响

采用自制的低压金属有机化学汽相淀积LP-MOCVD设备,在Ge衬底(100)面向(111)偏9°外延生长出GaAs电池结构,对电池材料进行了X射线衍射分析另外,对由此材料制成的太阳电池进行了性能测试,测试结果表明,Ge衬底的高温处理工艺对GaAs/Ge太阳电池的电流电压特性有一定的影响试验表明,在600～700℃之间高温处理效果较好。     

高组份Al值的AlxGa1-x As和AlxGa1-x As/GaAs/AlxGa1-xAs/GaAs多层结构的MOCVD生长

用自制常压MOCVD系统,在半绝缘GaAs衬底上生长高Al组份Al_xGa_1-xAs（其x值达0.83）,和Al_xGa_1-xAs/GaAs/Al_xGa_1-xAs/GaAs多层结构,表面镜面光亮。生长层厚度从几十到十几μm可控,测试表明外延层晶格结构完整,x值调节范围宽,非有意掺杂低,高纯GaAs外延层载流子浓度n_300K=1.7×10¹⁵cm^-3,n_77K=1.4×10¹⁵cm^-3,迁移率μ_300K=5900cmcm²/V.S,μ_77K=55500cm²/V.S。用电子探针,俄歇能谱仪测不出非有意掺杂的杂质,各层间界面清晰平直。 对GaAs,AlGaAs生长层表面缺陷,衬底偏角生长温度及其它生长条件也进行了初步探讨。