GaSb衬底外延InAs薄膜及光学性质研究

利用分子束外延技术在GaSb(100)衬底上先生长作为缓冲层以降低薄膜失配度的低Sb组分的三元合金InAsSb,再生长InAs薄膜.在整个生长过程中通过反射高能电子衍射仪进行实时原位监测.InAs薄膜生长过程中,电子衍射图案显示了清晰的再构线,其薄膜表面具有原子级平整度.利用原子力显微镜对InAs薄膜进行表征,结果显示较低Sb组分的InAsSb缓冲层上外延InAs薄膜的粗糙度比较高Sb组分的InAsSb缓冲层上外延InAs薄膜的粗糙度降低了约2.5倍.通过对不同Sb组分的三元合金InAsSb缓冲层上外延的InAs薄膜进行X射线衍射测试及对应的模拟,结果表明在较低Sb组分的InAsSb缓冲层上外延InAs薄膜的衍射峰半高峰宽较小,说明低Sb组分的InAsSb作为缓冲层可以降低InAs薄膜的内应力,提高InAs薄膜的结晶质量.利用光致发光光谱对高结晶质量的InAs薄膜进行发光特性研究,10 K下InAs的发光峰位约为0.418 eV,为自由激子发光.     

Ge衬底上GaInP2 材料的生长研究

采用自制的低压金属有机化学汽相淀积LP-MOCVD设备, 在(100)面偏(110)面 9°的Ge单晶衬底上外延生长了GaInP2材料,研究了生长温度 、Ⅴ/Ⅲ比、生长速率等生长参数对GaInP2材料的表面形貌和固相组分的影响.结果表明,当GaInP2材料的生长温度为650～680℃,生长速率为25～35 nm/min,Ⅴ/Ⅲ为180～220时,获得了满足级联电池的GaInP2材料.     

GaSb/AlSb/GaAs应变层结构的分子束外延生长

本文以反射式高能电子衍射(RHEED)和其强度振荡为监测手段,在半绝缘GaAs衬底上成功地生长GaSb/AlSb/GaAs应变层结构,RHEED图样表明,GaSb正常生长时为Sb稳定的C(2×6)结构,AlSb为稳定的(1×3)结构,作者观察并记录GaSb,AlSb生长时的RHEED强度振荡,并利用它成功地生长10个周期的GaSb/AlSb超晶格,透射电子显微镜照片显示界面平整、清晰,采用较厚的AlSb过渡层及适当的生长条件,可在半绝缘GaAs衬底上生长出质量好的GaSb外延层,其X射线双晶衍射半峰宽小于 关键词：     

富Sb状态下GaSb/AlGaSb异质结的液相外延生长

本文分析了以往在制作GaSb/Al_xGa_1-xSb结构雪崩光电二极管(APD)中存在的问题,提出了在富Sb状态下进行液相外延(LPE)生长GaSb/AlGaSb异质结APD的方法。经过多次试验获得了在富Sb状态下Al-Ga-Sb三元系相图数据,并且在富Sb状态下液相外延生长出了优良的AlGaSb外延层。     

多层GaSb(QDs)/GaAs生长中量子点的聚集及发光特性

通过对多层GaSb量子点的生长研究,发现随着生长层数的增加,量子点尺寸逐渐变大,密度没有明显变化,并且量子点出现了聚集现象;当层数增加到一定数量、量子点聚集到一定大小时,聚集的量子点处会出现空洞。这些现象表明,各层量子点在生长过程中存在关联效应,并且GaAs层不能很好地覆盖在聚集的量子点之上,在继续生长其它量子点层时,聚集的量子点处在高温下出现GaSb的蒸发,从而出现空洞。PL谱出现了很宽的量子点发光峰,这很可能是由于多层量子点在生长时大小分布较宽而导致的结果。     

晶格失配对InAsxP1-x/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InAs_0.157P_0.843 外延层。利用变温光致发光研究了InAs_0.157P_0.843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InAs_0.157P_0.843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。     

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.     

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.     

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。     

压强对GaSb/GaAs量子点形貌各向异性的影响

采用低压金属有机物化学气相沉积(LP-MOCVD)技术在Ga As(001)衬底上制备Ga Sb量子点,研究了反应室压强对改善Ga Sb/Ga As量子点形貌各向异性的影响。通过Sb表面处理方法,在Ga As衬底上形成低表面能的Sb-Sb浮层,实现以界面失配(IMF)生长模式对Ga Sb量子点诱导生长。用原子力显微镜(AFM)对各样品的量子点形貌进行了表征,结果表明Ga Sb量子点形貌各向异性明显且沿[110]方向拉长。在压强条件为10 k Pa时,IMF生长模式导致不对称岛的长宽比大于3,由于低能量(111)侧面的存在,Ga Sb量子点优先沿[110]方向生长而不是与之垂直的[110]方向。压强降低至4 k Pa时量子点密度增大为8. 3×109cm-2,量子点形貌转变为对称的半球形且长宽比约为1。低的压强降低了吸附原子的扩散激活能从而增大了扩散长度,可以有效改善Ga Sb量子点的各向异性。     

InAs/GaSb superlattices grown by LP-MOCVD for ∼10 μm wavelength infrared range

A type-II InAs/GaSb superlattice (SL) was grown on Te-doped (1 0 0) GaSb substrate by low pressure metal organic chemical vapor deposition (LP-MOCVD). The samples were obtained at different growth temperatures and with different interface layers. By introducing an InAsSb interface layer between InAs and GaSb, a good surface morphology of the superlattice was achieved when the sample growth temperature was around 500–520 °C. The photoluminescence (PL) peak wavelength of the sample was 10.7 μm at 77 K, with FWHM of ∼30 meV.     

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。     

GaSb基PECVD法制备SiO2薄膜的应力研究

为了实现在GaSb衬底上获得低应力的SiO₂薄膜,研究了等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）在晶格失配较大的GaSb衬底上沉积SiO₂薄膜的应力情况。通过改变薄膜沉积时的工艺条件,如反应温度、射频功率、反应压强、气体流量比,并基于曲率法模型,对镀膜前后的曲率半径进行了实验测量,利用Stoney公式计算相关应力值并绘制应力变化曲线。详细讨论了PECVD工艺条件的改变对SiO₂薄膜应力所产生的影响。同时通过在Si衬底上沉积SiO₂薄膜,对比分析了导致薄膜应力产生的因素及变化过程。实验结果表明,在沉积温度为300℃、射频功率为20 W、腔体压强为90 Pa、气体流量比SiH₄/N₂O为125/70 cm³·min^-1的工艺参数下,PECVD法在GaSb衬底上沉积的SiO₂薄膜应力相对较小。     

(InAs)1/(GaSb)1超晶格原子链的第一原理研究

利用第一原理平面波赝势法, 对(InAs)₁/(GaSb)₁超晶格原子链的原子结构、力学特性、电子能带结构、 声子结构和光学特性进行研究, 并结合密度泛函理论数值原子轨道赝势法和非平衡格林函数法计算量子输运特性. 与二维层结构的(InAs)₁/(GaSb)₁超晶格相比, (InAs)₁/(GaSb)₁超晶格原子链的能带结构有明显不同, 在某些情况下表现为金属能带特性. 对理想条件下(InAs)₁/(GaSb)₁ 超晶格原子链的力学强度计算表明, 该结构可承受的应变高达 ε=0.19. 通过对声子结构的完整布里渊区分析, 研究了(InAs)₁/(GaSb)₁超晶格原子链的结构稳定性. 对两端接触电极为Al纳米线的InAs/GaSb超晶格原子链的电子输运特性计算表明, 电导随链长和应变的改变而发生非单调变化.光吸收谱的计算结果表现出在红外波段具有陡峭吸收边, 截止波长随超晶格原子链的结构而变化.预计InAs/GaSb超晶格原子链可应用于红外光电子纳米器件, 通过改变超晶格原子链的结构来调节光电响应波段.     

温度对Si衬底上低压MOCVD外延生长ZnS薄膜质量的影响

用低压MOCVD系统在(111)Si衬底上,用两步生长方法(改变/流量比)在300～400℃时外延生长了ZnS单晶薄膜。随着衬底温度的降低,ZnS薄膜结晶质量提高,并在300℃生长时获得结晶完整性较好的(111)ZnS单晶薄膜。文中讨论了衬底温度对薄膜质量的影响。     

Raman properties embeddedof GaSb nanoparticlesin SiO2 films

The Raman shifts of nanocrystalline GaSb excited by an Ar^ ion laser at wavelengths 514.5, 496.5, 488.0, 476.5,and 457.9nm are studied by an SPEX-1403 laser Raman spectrometer respectively, and they are explained by phonon confinement, tensile stress, resonant Raman scattering and quantum size effects. The Stokes and anti-Stokes Raman spectra of GaSb nanocrystals strongly support the Raman feature of GaSb nanocrystals. The calculated optical spectra compare well with experimental data on Raman scattering GaSb nanocrystals.