光助MOCVD生长ZnSe单晶薄膜

光助ＭＯＣＶＤ生长ＺｎＳｅ单晶薄膜＊赵晓薇范希武张吉英杨宝均于广友申德振（中国科学院长春物理研究所，长春１３００２１）（中国科学院激发态物理开放研究实验室，长春１３００２１）关键词光助ＭＯＣＶＤ，ＺｎＳｅ基半导体材料，辐照光强度蓝绿光发射二极管和激光...     

气相外延生长的ZnSe单晶薄膜及电致发光

用窄空间外延方法,在GaAs(100)衬底上外延生长了ZnSe(100)单晶薄膜.实验条件是,T衬=550℃,T源=650℃,H2-HCl气流速率为0.4-0.45l/min,生长速率为0.25-0.3μ/h.外延片在700℃的Zn和MnCl2蒸气中处理40-60分钟,以降低ZnSe的电阻率及掺入杂质Mn.利用这一外延层制作了MS结发光二极管,在反向偏压下获得黄色电致发光.     

常压MOCVD法生长的p型ZnSe及其光电特性

本文通过常压MOCVD方法,利用NH₃气作为受主掺杂源,在(100)方向的GaAs衬底上生长了ZnSe:N膜。通过测量77K温度下光致发光光谱。观测到了由于掺氮引起的自由到束缚发射(FA)和深中心复合(SA).在低掺杂浓度下FA起主要作用,随着NH₃气浓度增加,FA和SA带的强度随之增强,在重掺杂下SA带成为主要,同时带的半宽度展宽。室温下霍尔测量的结果表明。低掺杂浓度下ZnSe:N膜呈高阻态,而在高掺杂浓度下外延膜呈现P型电导,载流子浓度P～1016cm³.利用p-ZnSe/n-GaAs构成异质pn结,观测到了二极管的整流特性,进一步证实p型ZnSe的实现。     

化学溶液法生长单晶薄膜

化学溶液法生长单晶薄膜据报道ＳａｎｔａＢａｒｂａｒａ加州大学材料系Ｆ．Ｆ．Ｌａｎｇｅ介绍了一种新颖的、经济的（不需要大型汽相沉积设备）生长无机单晶膜的方法．制备成的单晶膜有蓝宝石Ａｌ２Ｏ２（０００１）单晶上的ＬｉＮｂＯ３；中间有Ｆｅ２Ｏ３缓冲层的Ｌｉ...     

气相外延ZnSe单晶薄膜的蓝色电致发光

本文在300℃—700℃温度范围内,在GaAs衬底上气相外延生长了ZnSe单晶薄膜。讨论了衬底温度对外延层电学性质及光学特性的影响。ZnSe外延层经Zn气氛热处理后,发光特性大为改善。用处理后的ZnSe外延膜做成MIS发光二极管,首次得到了室温下气相外延ZnSe单晶薄膜的蓝色电致发光。     

ZnSe单晶的生长及其激子光谱

本文描述了甩升华法生长ZnSe单晶的生长情况和晶体品质。为了获得高纯高完整性单晶,由高纯Zn和Se反应合成了ZnSe,设计了特殊形状的成核室,保证了在一个晶核上单晶的生长;同时在生长过程中控制组分分压,减小了化学计量比的偏差。通过偏光显微镜的观察和He-Ne激光散射的形貌分析表明,在生长速率小于0.5(毫米/天)情况下,在块状单晶体中观察不到生长带纹的条纹,但观察到位错缺陷。在液氦温度的光致发光光谱中首次观察到强的自由激子光谱和激子激发态的光谱;观察到典型的反射光谱和精细的束缚激子谱线,没有观察到2.4eV以下的深能级发光谱带。这些结果表明单晶的纯度和完整性是良好的。     

MOCVD法生长ZnO薄膜的结构及光学特性

采用MOCVD方法在c Al2 O3衬底上生长出了具有单一c轴取向的ZnO薄膜 ,采用X射线衍射 (XRD)、Raman散射、X射线光电子能谱 (XPS)及光致发光 (PL)谱等方法对ZnO薄膜的结构及光学特性进行分析测试。XRD分析只观察到ZnO薄膜 (0 0 0 2 )衍射峰 ,其FWHM数值为 0 1 84°。Raman散射谱中 ,4 35 32cm- 1 处喇曼峰为ZnO的E2 (high)振动模 ,A1 (LO)振动模位于 5 75 32cm- 1 处。XPS分析表明 :ZnO薄膜表面易吸附游离态氧 ,刻蚀后ZnO薄膜O1s光电子能谱峰位于 5 30 2eV ,更接近Zn—O键中O1s电子结合能 (5 30 4eV)。PL谱中 ,在3 2 8eV处观察到了自由激子发射峰 ,而深能级跃迁峰位于 2 5 5eV ,二者峰强比值为 4 0∶1 ,表明生长的ZnO薄膜具有较高的光学质量     

MOCVD法生长Ga、P掺杂的ZnO薄膜

采用金属有机化学气相沉积法在蓝宝石衬底上制备Ga、P掺杂的ZnO薄膜,分别采用X射线衍射、扫描电子显微镜、霍尔效应测试、光致发光谱对样品进行表征。通过Ga、P掺杂分别得到n、p型ZnO薄膜,n型ZnO薄膜的载流子浓度可以达到1×1019cm-3,p型ZnO薄膜的载流子浓度达到1.66×1016cm-3。所制备的ZnO薄膜具有c轴择优生长取向,并且p型ZnO薄膜具有较好的光致发光特性。     

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。     

MOCVD法制备BGaN薄膜

利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术,在蓝宝石衬底上进行了BGaN薄膜的外延生长,研究了生长厚度、温度、压力和B/Ⅲ比等条件对BGaN薄膜中B组分的影响。X射线衍射测试结果表明,降低生长温度、压力以及增加B/Ⅲ比,更有利于提高BGaN薄膜中B的并入效率。在800℃、30 kPa及B/Ⅲ比为30%的生长条件下,制备的BGaN薄膜中B组分最高,为6.1%。     

硒化锌的气相外延生长

采用改进的气相外延法在(100)GaAs衬底上外延生长了ZnSe单晶膜。最大生长速率为每小时10μm左右。淀积过程的激活能为10kcal/mol。在77K的温度下测量了外延膜的光致发光,4460Å附近可以观察到很强的蓝色发射。外延膜的电阻率～1.1Ω·cm。     

直流等离子体化学汽相沉积法合成的金刚石膜的内应力研究

研究了直流等离子体化学汽相沉积(CVD)法合成的金刚石膜内应力随甲烷浓度、沉积温度的变化关系。实验研究表明,金刚石膜的总内应力随沉积条件变化十分敏感。压缩应力是由非金刚石成份及氢等杂质引起的,而伸张应力可由膜中高密度的微空和内面积导致的晶粒间界弛豫模型来解释。     

ANALYSIS OF THE X-RAY PHOTOELECTRON SPECTRA OF a-SiOCF FILMS PREPARED BY PLASMA-ENHANCED CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION

The preparation of a-SiOCF films from Si(OC₂H₅)₄, C₄F₈ and/or Ar using the plasma-enhanced chemical vapour deposition method is reported. The chemical bonding structures of the films are analysed by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In the case of the films deposited from the mixture with and without Ar, the configurations of F-Si-O-Si, Si-OH, Si-O-Si, C-CF and C-F are contained. However, there is also the C-C configuration in the film prepared from the mixture with Ar. Moreover, it is found that the photoelectron peaks of Si 2p, O 1s and F 1s for the film deposited from the feeding gas with Ar show the same shift of about 1eV toward high binding energy in comparison with those for the film prepared from the feeding gas without Ar. No evidence reveals the presence of an Si-C bond in the films.     

GROWTH OF PREFERENTIALLY ORIENTED CUBIC BORON NITRIDE FILMS BY CHEMICAL VAPOR DEPOSITION

Preferentially oriented cubic boron nitride films on nickel substrates have been grown using hot-filament-assisted rf plasma chemical vapor deposition method. X-ray photoelectron spectroscopy shows that the cubic boron nitride films are stoichiometric. Scanning electron microscopy and X-ray diffraction show that the films are of high quality with well-faceted and (220) preferentially oriented grains, without X-ray diffraction detectable hexagonal boron nitride phase. The nucleation and growth process has been investigated. After 40min deposition, well aligned, well faceted cubic boron nitride nuclei can be seen on the substrnies, and after 2 h deposition, the rectangular grains can be seen on the substrate with their corresponding edges parallel to each other in scanning electron microscopic images. The ratio of the diffraction peak height of (220) face to that of (111) face is about 5.2 in the X-ray diffraction pattern, but the corresponding value of the random cubic boron nitride crystallites is only 0.06.     

混合物理化学气相沉积法制备蓝宝石衬底外延MgB2薄膜性质的研究

我们用混合物理化学气相沉积(Hybridphysicalchemicalvapordeposition简称为HPCVD)法在αAl2O3(00l)衬底上原位制备了一批超导性能良好的外延MgB2超导薄膜样品.用10%浓度的乙硼烷(B2H6)氢气混合气作为原料,研究了不同条件对MgB2薄膜沉积速率的影响.在一定条件下制备了一批MgB2薄膜,厚度为200nm左右,样品的零电阻转变温度(Tc0)最高达到39K.X射线衍射分析的θ～2θ扫描表明,MgB2薄膜的晶粒都具有较好的C轴取向,对样品的(101)面Φ扫描结果显示MgB2薄膜晶格与衬底有很好的外延取向,取向关系为[1010]MgB2∥[1120]Al2O3.由毕恩模型计算求得在5K和零场条件下,样品的临界电流密度Jc=9.8×106A/cm2.这些结果表明HPCVD技术在MgB2外延薄膜原位制备方面有着很大的优势,从而有利于实现MgB2薄膜在电子器件方面的应用.     

负偏压热灯丝CVD金刚石膜核化和早期生长的研究

利用扫描电子显微镜、Raman谱和X射线光电子能谱，研究了Si衬底上热灯丝CVD金刚石膜的核化和早期生长.在-300V和100mA条件下预处理15min，镜面抛光的Si(100)表面上金刚石核密度超过了10⁹cm^-2，但是核的分布极不均匀且可分为三个区域：A区，边缘处以锥体为主；B区，位于边和中心之间过渡区是纳米金刚石；C区，中心处有SiC层.无偏压下生长4h后，A区形成许多大而弧立的金刚石颗粒，B区成为织构金刚石膜，而C区变为含有大量缺陷的连续金刚石膜.衬底负 关键词：     

热丝法制备纳米晶硅薄膜结构及沉积机制的研究

用热丝法制备了纳米晶硅薄膜．通过Raman散射谱及X射线谱，系统地研究了沉积气压P_g、高H₂稀释及衬底与钨丝之间距离对沉积速率、纳米硅薄膜的形成和结构等的影响．计算了沉积过程中的温度场分布．讨论了沉积过程中反应基元的输运和相关的气相反应，以及H在薄膜生长中的作用，由此分析了沉积参量对薄膜结构的影响，得到了与实验相一致的结果． 关键词：     

ZnCdSe/ZnSe多量子阱的生长和激子光学性质的研究

用分子束外延在GaAs衬底上生长了ZnCdSe/ZnSe多量子阱结构.利用X射线衍射(XRD)、变温度PL光谱和ps发光衰减等研究了ZnCdSe/ZnSe多量子阱结构和激子复合特性.由变温PL光谱讨论了随温度升高辐射线宽展宽和辐射复合效率降低的机理.     

在CaF2衬底上常压MOCVD法生长ZnSe-ZnTe应变超晶格

我们首次在透明衬底CaF2上生长了ZnSe-ZnTe应变超晶格。通过X射线衍射测量,观测到多级卫星峰,表明超晶格周期结构的形成.光致发光光谱峰值的蓝移,表征ZnSe-ZnTe超晶格中应变与量子尺寸效应的存在.吸收光谱中几个明显的拐点,表明了发生在超晶格导带与价带子能级之间的多级跃迁的形成。     

由汽态还原生长金属须的机制

进行了用蒸汽还原法生长铜须和铁须的实验。研究了须的生长机制,为的是找出能够生出又粗又长而强度又极高的金属须的有效措施。实验指出,当生长槽材料的晶体结构与生长须的金属的晶体结构相同时,可以促进须的生长。由此所得的结论是,须的生长是通过沿轴线的螺型位错的机制。观测了所生的铜须和铁须在生长槽上的分布和排列取向的各种方式,由此推论到这些须是由顶端生长的。此外,实验还指出,氯化亚铜(或亚铁)蒸汽是优先在须的顶端还原的,这可能是由于螺型位错在须顶端所产生的表面台阶对于这种还原有一种催化作用。观测了直径50—120微米的大铜须的生长情况,发现了片状生长、堆垛生长和层状生长。这种特殊生长方式可能与一维和二维成核生长的交互更迭发生有关。讨论了通过适当选择和控制生长条件和方式的途径来获得基本上不含位错的大块晶体的可能性。