载流子分布对GaN基LED频率特性的影响

分别在直流偏置和交流偏置下,对大功率GaN基LED的电学和光学特性进行了研究。结果显示,通过改变靠近p型层的量子垒（也就是最后一个量子垒）中的In组分可以调控有源区中的载流子分布。有源区内积累的电子会引起负电容效应。而通过降低有源区量子垒的势垒高度,可以改善LED中载流子传输特性,并实现载流子复合速率及通信调制带宽20%的提高。这个工作将有助于理解GaN基LED中载流子分布对频率特性的影响,并为设计适用于可见光通信的大功率高速LED奠定基础。     

GaN异质外延的离子化氮源方法

用电离Ｎ_２产生的离子束作为外延生长氮化物的Ｎ源已获得成功，在ＧａＡｓ（１００）衬底上长出了具有立方结晶的ＧａＮ薄膜，其（２００）X射线衍射峰宽仅２３′。并用高分辨率电子能量损失谱测到立方ＧａＮ的表面光学声子出现在损失能量为８２ｍｅＶ处． 关键词：     

分子束外延生长GaN薄膜的新方法

GaN是一种宽禁带半导体材料,非常适合于制作从蓝光到近紫外波段的光电器件,它也是Ⅱ-V族含氮化合物中研究得最充分的材料,近年来在国际上受到很大重视.在材料制备方面初步解决了p型掺杂的困难,从而制成了高功率的发光二极管. 目前生长GaN比较成功的方法是使用有机气体氮源的金属有机物化学汽相淀积.但它所生成的是纤锌矿(六角)结构,而且是生长在蓝宝石衬底上.生长温度也高达1000℃.要使得GaN材料有可能实用,需要采用低温生长的分子束外延(MBE)技术,并在GaAs,Si等半导体衬底上生长出闪锌矿(立方)结构的GaN薄膜.这样才有可能最终解决p型…     

SiO2对多层GaN外延片热应力分布影响的仿真分析

为了研究SiO2对多层结构GaN外延片的热应力的影响,以直径d为40 mm的GaN外延片为研究对象,利用有限元分析法分别对蓝宝石/AlN/GaN和蓝宝石/SiO2/AlN/GaN这两种光阴极组件外延片表面热应力进行理论计算和仿真。在其他结构参数相同的情况下,分别分析了两种光阴极组件外延片径向和厚度方向的应力分布,分析了外延片热应力分布及影响因素。分析结果显示:在1 200 ℃的生长温度下,径向区域内的热应力分布比较均匀,厚度方向的热应力均在衬底和外延层的界面上发生突变。最后分析了外延片生长温度、蓝宝石衬底和GaN、AlN过渡层厚度对表面热应力的影响。     

Surface States in the AlxGa1-xN Barrier in AlxGa1-xN／GaN Heterostructures

Frequency-dependent capacitance-voltage (C-V) measurements have been performed on modulation-doped Al0.22 Ga0.78N/GaN heterostructures to investigate the characteristics of the surface states in the AlxGa1-xN barrier. Numerical fittings based on the experimental data indicate that there are surface states with high density locating on the AlxGa1-xN barrier. The density of the surface states is about 10^12cm^-2eV^-1, and the time constant is about 1μs. It is found that an insulating layer (Si3N4) between the metal contact and the surface of AlxGa1-xN can passlvate the surface states effectively.     

侧向外延法生长的高质量GaN及其外延缺陷的观察

在有条状SiO2图形的GaN“模板”上,侧向外延方法生长了高质量的GaN。荧光显微镜的结果表明在SiO2掩膜区有成核过程发生。原因可能是SiO2的质量不高,为GaN的生长提供了一些成核中心。在GaN层的厚度达到4．5μm后,侧向的融合开始发生。侧向生长的速度与垂直生长速度几乎相同。在所有的SiO：掩膜上方都形成了空洞。样品在240℃熔融的KOH中腐蚀13min。在SiO2掩膜区生长的GaN,其腐蚀坑密度(相当于穿透位错密度)减少到几乎为零。而在窗口区生长的GaN,腐蚀坑密度仍然很高,达到10^8cm^-2量级。同时,我们发现具有不同窗口尺寸的样品在SiO2掩膜区上侧向生长的CaN的晶体质量基本相同,与窗口区的宽度几乎无关。室温光荧光结果表明侧向外延法生长的CaN中的晶格失配应力已被部分释放。     

高增益GaN基PIN雪崩二极管的制备及p-GaN层载流子浓度的估算（英文）

介绍了GaN基pin雪崩探测器的制作过程和测试结果。制作的器件在71 V反向偏压下发生雪崩,倍增因子达到5×10⁴。我们发现,p层载流子浓度是影响器件性能的重要参数。结合电场强度分布的分析,本文提出了一种估算p层载流子浓度的方法,进一步计算得到刚好雪崩击穿时的最大电场值为2.6 MV/cm,与以往GaN雪崩器件所报道的研究结果相似。最后,霍尔测试和SIMS测量p层载流子浓度的结果与模型计算的估算值吻合。     

高阻GaN的MOCVD外延生长

利用金属有机化合物气相沉积(MOCVD)在蓝宝石衬底上生长了高阻GaN薄膜。对GaN成核层生长的反应室压力、生长时间和载气类型对GaN缓冲层电学特性的影响进行了分析。实验结果表明,延长GaN成核层的生长时间,降低成核层生长时的反应室压力,载气由H₂换为N₂都会得到高阻的GaN缓冲层。样品的方块电阻R_s最高为2.49×10¹¹ Ω/□。以高阻GaN样品为衬底制备了AlGaN/AlN/GaN结构HEMT器件,迁移率最高达1 230 cm²/(V·s)。     

AlGaN/GaN异质结载流子面密度测量的比较与分析

对MOCVD技术在蓝宝石衬底上生长的不同Al组分AlGaN/GaN异质结进行了范德堡法Hall测量和电容-电压(C-V)测量，发现Hall测量载流子面密度值大于C-V测量值，并且随着AlGaN层Al组分的增加，两种测量值都在增加，同时它们的差值也在增加.认为产生这一结果的原因有两方面.一方面，Ni/Au肖特基金属淀积在AlGaN/GaN异质结上，改变了AlGaN势垒层的表面状态，使得一部分二维电子气(2DEG)电子被抽取到空的施主表面态中，从而减小了AlGaN/GaN异质结界面势阱中的2DEG浓度.随着势垒层Al组分的增加，AlGaN层产生了更多的表面态，从而使得更多的电子被抽取到了空的表面态中.另一方面，由于C-V测量本身精确度受到串联电阻的影响，使得测量电容小于实际电容，从而低估了载流子浓度.     

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。     

硅衬底生长的InGaN/GaN多层量子阱中δ型硅掺杂n-GaN层对载流子复合过程的调节作用

为了解决在单晶硅衬底上生长的InGaN/GaN多层量子阱发光二极管器件发光效率显著降低的问题,使用周期性δ型Si掺杂的GaN取代Si均匀掺杂的GaN作为n型层释放多层界面间的张应力。采用稳态荧光谱及时间分辨荧光谱测量,提取并分析了使用该方案前后的多层量子阱中辐射/非辐射复合速率随温度（10~300 K）的变化规律。实验结果表明引入δ-Si掺杂的n-GaN层后,非辐射复合平均激活能由（18±3）meV升高到（38±10）meV,对应非辐射复合速率随温度升高而上升的趋势变缓,室温下非辐射复合速率下降,体系中与阱宽涨落有关的浅能级复合中心浓度减小,PL峰位由531 nm左右红移至579 nm左右,样品PL效率随温度的衰减受到抑制。使用周期性δ型Si掺杂的GaN取代Si均匀掺杂的GaN作为生长在Si衬底上的InGaN/GaN多层量子阱LED器件n型层,由于应力释放,降低了多层量子阱与n-GaN界面、InGaN/GaN界面的缺陷密度,使得器件性能得到了改善。     

离子辐照对单晶Si中预注入B原子扩散的影响

室温下使用MeV能量级Si,F和O离子对5keV B离子预注入后的n-型单晶Si(100)进行了辐照,应用二次离子质谱仪测试分析了掺杂物B原子的分布剖面及其变化.结果表明,高剂量Si,F和O离子的附加辐照可以抑制热激活退火中B原子发生的瞬间增强扩散.在相同的辐照条件下,Si近表面区域中SiO₂层的存在更有助于限制B原子的瞬间增强扩散.结合卢瑟福沟道背散射分析和DICADA程序计算对实验结果进行了讨论.     

离子辐照产生的空位型缺陷对Si中B原子热扩散的影响

使用二次离子质谱仪分析了附加的空位型缺陷对单晶Si中注入B原子热扩散的影响. Si中B原子是通过30keV B离子室温注入而引入的, 注入剂量为2×10¹⁴cm^－2. Si中附加的空位型缺陷通过两种方式产生: 一是采用40或160keV He离子注入单晶Si到剂量5×10¹⁶cm^－2,并经800°C退火1h; 二是采用0.5MeV F或O离子辐照单晶Si到剂量5×10¹⁵cm^－2.结果显示, 不同方式产生的附加的空位型缺陷均能抑制注入的B原子在随后热激活退火中发生瞬间增强扩散效应, 并且抑制的效果依赖于离子的种类和离子的能量. 结合透射电子显微镜和卢瑟福背散射分析结果对以上抑制效应进行了定性的讨论.     

偏晶向(111)硅片闪耀光栅的制作

硅光栅的制作可以利用湿法腐蚀体硅工艺.湿法腐蚀利用硅的各向异性,由硅的晶面形成光栅工作凹槽,利用湿法工艺可以制作在不同光谱波段内工作的闪耀光栅.设计了一种利用偏晶向(111)硅片制作闪耀光栅的方法,使用这种方法可以批量制作闪耀角度较小的光栅.利用扫描电子显微镜(SEM)进行了光栅表面形貌测试,试验结果表明,制作的硅光栅样片具有良好光学特性的反射表面和光栅槽形.硅闪耀光栅可以被用来制作微型光谱仪、滤光器等微型仪器或器件.     

Statistical Analysis of Diffusion Coefficient Determination by Fluorescence Correlation Spectroscopy

Fluorescence correlation spectroscopy (FCS) has become an important and widely used technique for many applications in physics, chemistry, and biology. The parameter most frequently addressed by FCS is the diffusion of molecules in solution. Due to the highly non-linear connection between the diffusion coefficient and a measured autocorrelation function, it is extremely difficult to analyse the accuracy of the diffusion-coefficient determination in a FCS experiment. Here, we present a simplified analysis based on some general maximum-likelihood considerations, and numerical result are given for the dependence of the accuracy of the diffusion-coefficient determination on sample concentration, brightness, and measurement time. Optimal concentration values for performing FCS are found.     

模耦合理论计算纳米粒子在聚合物熔体中的含时扩散系数与常规扩散常数 (cited: 2)

分析和计算了纳米粒子在聚合物熔体中的含时扩散系数与常规扩散常数. 采用广义朗之万方程描述扩散动力学,并通过模耦合理论计算摩擦记忆内核.为简单起见,只考虑了来自两体碰撞和溶剂密度涨落耦合作用两类微观因素对摩擦记忆内核的贡献. 采用聚合物参考作用点模型以及Percus-Yevick闭合条件计算了聚合物-纳米粒子复合溶液的平衡态结构信息函数;详尽分析了纳米粒子的尺寸与聚合物链的尺寸对扩散动力学的影响. 揭示了结构函数、摩擦记忆内核以及扩散系数等随着纳米粒子半径和聚合物链长的变化关系. 结果表明,对于小尺寸的纳米粒子或者短链的聚合物,短时间的非马尔可夫扩散 动力学特征比较显著,含时扩散系数需要更长的时间弛豫到常规扩散常数. 微观因素对扩散常数的贡献随着纳米粒子尺寸的增加而减小,却随着聚合物链长的增加而增大. 此外,模耦合理论得到的扩散常数与Stokes-Einstein关系的预测值进行比较,发现对于小尺寸的纳米粒子或者长链的聚合物,微观因素对扩散常数的的贡献占主导地位. 相反,当纳米粒子较大或者聚合物链长较短时,流体力学的贡献会发挥重要作用.