在MOCVD外延生长中Ⅴ/Ⅲ比对AlxGa1-xAs外延层中A1组分分布的影响

本实验首次观察到用MOCVD方法在GaAs基片上外延生长AlxGa1-xAs/GaAs薄膜结构时,生长中所用的Ⅴ/Ⅲ比对外延层中Al组份x的分布的影响.当Ⅴ/Ⅲ比较低时,外延层中的Al组份出现很明显的层状阶梯形三层分布:靠近基片的一层中x值较低,而在外延层的表面层中x值较高.随着生长中所用的Ⅴ/Ⅲ比增加时,Al组份的分布趋于均匀.利用GaAs的高温热分解和Ga、As离子在晶体中的热扩散及其对外延生长的影响,对这一现象作了初步解释.     

MOCVD系统外延生长Ⅲ－Ⅴ族化合物时Ⅴ/Ⅲ比的计算偏差

本文分析了在生长Ⅲ-Ⅴ族半导体时MOCVD系统中反应气体的输运过程,认为进入反应室的Ⅲ族元素有机金属反应气体的数量是与MOCVD管道系统的结构以及反应气体的扩散系数有关的,并从理论上导出了计算公式。由于MOCVD系统中Ⅲ族元素反应气体的输运特点,实际的Ⅴ/Ⅲ比通小于根据目前方法所计算出的数值。此结果不仅说明生长时的Ⅴ/Ⅲ比高于固态组份比的一种原因,同时也可以解释为什么在生长同种材料时,不同研究者所报导的Ⅴ/Ⅲ比不同。这一结果有利于找出生长时的Ⅴ/Ⅲ比与固态组份间的确定关系。     

MOCVD系统外延生长Ⅲ－Ⅴ族化合物时Ⅴ／Ⅲ比的计算偏差

本文分析了在生长Ⅲ－Ⅴ族半导体时ＭＯＣＶＤ系统中反应气体的输运过程，认为进入反应室的Ⅲ族元素有机金属反应气体的数量是与ＭＯＣＶＤ管道系统的结构以及反应气体的扩散系数有关的，并从理论上导出了计算公式．由于ＭＯＣＶＤ系统中Ⅲ族元素反应气体的输运特点，实际的Ⅴ／Ⅲ比通小于根据目前方法所计算出的数值．此结果不仅说明生长时的Ⅴ／Ⅲ比高于固态组份比的一种原因，同时也可以解释为什么在生长同种材料时，不同研究者所报导的Ⅴ／Ⅲ比不同．这一结果有利于找出生长时的Ⅴ／Ⅲ比与固态组份间的确定关系．     

MOCVD外延Hg_(1-x)Cd_xTe/Cd_(1-y)Zn_yTe薄膜的光致发光

利用Raman显微镜系统对两块用MOCVD方法在Cd0 96Zn0 0 4 Te衬底上生长的Hg0 8Cd0 2 Te外延薄膜样品在光谱范围 5 0～ 5 0 0 0cm-1进行了测量 ,在其中的一块样品上首次发现了 1 4 3eV至 1 93eV范围内出现的具有周期结构的光致发光峰 ,该发光峰对应的能带中心位于Hg0 8Cd0 2 Te外延层导带底上方 1 73eV ,在另外一块外延薄膜样品中仅观察到四个Raman散射峰 ,没有周期结构的发光峰。为了分析上述光致发光的起因 ,对两块样品进行了X射线的双晶回摆曲线样品结构分析 ,得出样品在 1 4 3eV至 1 93eV范围的光致发光峰是由于改进MOCVD生长工艺提高了样品的结构质量所致 ,通过分析指出该光致发光峰是来源于Hg0 8Cd0 2 Te外延层中的阴性离子空位的共振能级。     

MOCVD激光诱导选择原子层外延(LALE)生长室的研究

本文对MOCVD激光诱导选择原子层外延进行了研究,设计并制作了一种激光诱导原子层外延生长室结构,该系统能实现低温MOCVD生产,可形成稳定的层流,易于生长均匀的外延层,通过激光诱导可实现选择性的原子层外延.     

GaAs/Al_xGa_(1-x)As多量子阱外延结构及其LP-MOCVD生长工艺研究

在低压金属有机化学气相沉积生长工艺中,对用于制作850nm垂直腔面发射激光器件的GaAs/Al_xGa_(1-x)As多量子阱外延结构的生长温度、反应室压力、总载气流量以及生长速度等主要工艺参量进行优化,并进行了完整外延结构的生长.实验结果表明:在700℃条件下,得到多种组分的GaAs/Al_xGa_(1-x)As多量子阱结构,通过光致发光谱对比测试得到的最佳组分x为0.24,同时得到良好的表面形貌,最终确定的最佳生长速度为0.34~0.511nm/s.     

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。     

透射式GaAs光电阴极AlGaAs/GaAs外延层MOCVD过程中应变结构形成的研究

本文介绍了AlGaAs/GaAs外延层生长的应变状况的生长温度控制模型,并根据AlGaAs/GaAs外延层X射线衍射摇摆曲线的分析从实验上验证了AlGaAs/GaAs外延生长的应变状况的生长温度控制模型.     

在LPE生长中降温和恒温对InAsPSb外延层组分分布的影响

采用LPE技术,生长出InAsPSb外延层,研究了降温、恒温两种方法对外延层组分分布的影响。结果表明,用恒温方法生长时,外延层中P、Sb组分分布较为均匀,在脉冲电流激发下,得到了3.09μm激光输出。     

基于GaAs/Al_xGa_(1-x)As多量子阱光子晶体的窄带滤波器

讨论了利用GaAs/AlxGa1-xAs多量子阱构成的一维光子晶体实现窄带滤波的原理.研究了外加电场下GaAs/AlxGa1-xAs多量子阱的激子吸收所导致的反常色散行为.研究发现,在反常色散材料的共振频率附近,存在一个较强色散且吸收很小的区域,该区域内的色散可以在PCs的带隙中产生一个窄的通频带,其对应的最大透过率约为0.73,全固态滤光器的带宽约为4.9nm,并可利用外加电场进行调谐,这将为设计一种全新的固态滤波器提供指导.     

Al_xGa_(1-x)As:Si中DX中心的双极化子机制及统计分析

基于极化子和双极化子的物理图像,采用无拟合参数的巨正则统计方法计算了Si掺杂的AlxGa1-xAs的导带载流子浓度,计算得到的理论结果从高温到低温都与实验结果定量一致.计算证实了AlxGa1-xAs:Si中的DX中心的基态DX-是电子-晶格相互作用产生的负电双极化子.处于热平衡状态时,施主Si在AlxGa1-xAs中除了电离状态,处于不同晶格构型的单、双极化子态共存,低温时双极化子态被冻结;光照下发生持续光电导时,双极化子态变成单极化子态同时向导带释放一个电子,此过程伴随着进一步的晶格弛豫.理论与实验的对照说明单电子局域的DX0态在热平衡时并不能稳定存在,这和提出的双极化子机制是完全一致的.     

ZnO/A1lN/Si(111)薄膜的外延生长和性能研究

用常压金属化学气相沉积法(MOCVD)在Si(111)衬底上制备了马赛克结构ZnO单晶薄膜.引入低温AlN缓冲层以阻止衬底氧化、缓解热失配和晶格失配.薄膜双晶X射线衍射2θ/ω联动扫描只出现了Si(111)、ZnO(000l)及AlN(000l)的衍射峰.ZnO/AlN/Si(111)薄膜C方向晶格常量为0.5195 nm,表明在面方向处于张应力状态;其对称(0002)面和斜对称(1012)面的双晶X射线衍ω摇摆曲线半峰全宽分别为460"和1105";干涉显微镜观察其表面有微裂纹,裂纹密度为20 cm-1;3 μm×3μm范围的原子力显微镜均方根粗糙度为1.5 nm激光实时监测曲线表明薄膜为准二维生长,生长速率4.3μm/h.低温10 K光致发光光谱观察到了薄膜的自由激子、束缚激子发射及它们的声子伴线.所有结果表明,采用金属化学气相沉积法并引入AlN为缓冲层能有效提高Si(111)衬底上ZnO薄膜的质量.     

分子束外延生长Fe/Fe_(50)Mn_(50)双层膜的交换偏置

利用表面磁光克尔效应和铁磁共振对分子束外延生长的Fe/Fe50Mn50双层膜的交换偏置场和矫顽力进行了研究,实验结果表明,当反铁磁层厚度小于5.5!nm时,不出现交换偏置,而当大于这一厚度时,出现交换偏置;大约在7!nm时,达到极大值.随着反铁磁层厚度的继续增大,偏置场和矫顽力随Fe50Mn50膜厚的增大而下降.铁磁共振实验结果表明样品的磁性存在单向各向异性.并对上述结果进行了讨论.     

Ge(001)衬底上分子束外延生长高质量的Ge1-xSnx合金

Ge_1-xSn_x是一种新型IV族合金材料, 在光子学和微电子学器件研制中具有重要应用前景. 本文使用低温分子束外延(MBE)法, 在Ge(001)衬底上生长高质量的Ge_1-xSn_x合金, 组分x分别为1.5%, 2.4%, 2.8%, 5.3%和14%, 采用高分辨X射线衍射(HR-XRD)、卢瑟福背散射谱(RBS) 和透射电子显微镜(TEM)等方法表征Ge_1-xSn_x合金的材料质量. 对于低Sn组分(x≤ 5.3%)的样品, Ge_1-xSn_x合金的晶体质量非常好, RBS的沟道/随机产额比(χ_min)只有5.0%, HR-XRD曲线中Ge_1-xSn_x衍射峰的半高全宽(FWHM)仅100' 左右. 对于x=14%的样品, Ge_1-xSn_x合金的晶体质量相对差一些, FWHM=264.6'. 关键词： 锗锡合金 锗 分子束外延     

衬底温度对Ga液滴在Al_(0.4)Ga_(0.6)As表面形成纳米结构的影响

本文研究了不同衬底温度对Ga液滴在Al_(0.4)Ga_(0.6)As表面形成纳米结构的影响,当300℃≤T≤380℃时,Ga液滴演化成纳米孔(Nanohole)和盘状结构(diffusion halo),纳米结构的尺寸随温度升高而增大.当T≥385℃时,盘状结构消失,形成一定平坦的Al_xGa_(1-x)As薄膜,Ga液滴在界面处继续向下刻蚀直至耗尽,形成平均直径为75 nm,平均孔深为5.52 nm的纳米孔.本文还通过盘状结构测出平均扩散长度△R,并拟合出Ga原子在Al_(0.4)Ga_(0.6)As表面的激活能E_A=0.78(±0.01) eV和扩散前因子D_0=0.15(×4.1~(±1))10~(-2 ) cm~2s~(-1).     

InAlAs浓度对In_(0.83)Al_(0.17)As/In_(0.83)Ga_(0.17)As红外探测器特性的影响北大核心CSCD

红外探测器的性能受内部结构各层掺杂浓度的影响,而倍增层掺杂浓度会明显改变器件的性能。为了降低暗电流,提高器件性能,采用三元化合物In_(0.83)Al_(0.17)As作为倍增层材料,借助仿真软件Silvaco详细研究了In_(0.83)Al_(0.17)As/In_(0.83)Ga_(0.17)As红外探测器的倍增层掺杂浓度对器件电场强度、电流特性和光响应度的影响规律。结果表明,随着倍增层掺杂浓度的增加,器件倍增层内的电场强度峰值增加,同时,器件的暗电流与光响应度减小。进一步研究发现,当倍增层掺杂浓度为2×10^(16) cm^(−3)时,器件获得最优性能,暗电流密度为0.62144 A/cm^(2),在波长为1.5μm时,光响应度和比探测率分别为0.9544 A/W和1.9475×10^(9) cmHz^(1/2)W^(−1)。     

LaTiO3(110)薄膜分子束外延生长的精确控制和表面截止层的研究

LaTiO₃ 是一种典型的强关联电子材料, 其(110) 薄膜为通过晶格对称性、应变等的设计调控外延结构的物理性质提供了新的机会. 本文研究了SrTiO₃(110) 衬底表面金属La 和Ti 沉积所引起的微观结构变化, 进而利用电子衍射信号对分子束外延薄膜生长表面阳离子浓度的灵敏响应, 发展了原位、实时、精确控制金属蒸发源沉积速率的方法, 实现了高质量LaTiO₃(110) 薄膜的生长和对阳离子化学配比的精确控制. 由于LaTiO₃中Ti³⁺ 3d 电子的库仑排斥作用, 氧原子层截止的(110) 表面更容易实现极性补偿, 因此生长得到的薄膜表面暴露出单一类型的氧截止面.     

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.     

掺杂比对CdGe(As11-xPx)2倍频与参量振荡的影响

 在相位匹配和可接受掺杂比理论的基础上，针对CdGe((As1_1-xP_x)₂晶体，研究了掺杂比对频率转换的影响。依据Sellmeier方程得到了倍频和Ho³⁺:YLF与Cr:Er:YSGG激光器泵浦光学参量振荡的相位匹配调谐曲线，并给出了不同掺杂下的可接受掺杂比。结果表明：掺杂晶体可实现2~9 μm范围内非临界相位匹配的倍频和2~18 μm的参量光产生；随着掺杂比的增大，可接受掺杂比近似线性减小，并随着波长改变展现出了不同变化趋势。