Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中的深能级杂质缺陷

本文综述了近十多年以来对Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中深能级杂质缺陷的研究工作。讨论了深能级杂质缺陷对Ⅲ-Ⅴ族化合物材料与器件的性能的重要影响。介绍了结谱法、光致发光与电子自旋共振等几种研究深中心的方法在研究Ⅲ-Ⅴ族化合物时的某些特点。评述了对砷化镓、磷化镓和磷化铟及某些Ⅲ-Ⅴ族混晶中的一些深中心所取得的研究成果。     

Ⅲ——Ⅴ族半导体中的深杂质态

为确定禁带中深能级位置与杂质波函数定域化之间的关系,把最近发表的赝势杂质计算进行了推广。过去曾发现,这些函数定域在距中心最近邻的距离内,而且这种定域化不是有关能级在禁带中位置的敏感函数。如果从波矢空间不同部分的贡献来研究杂质能量和波函数的形成,就能够解释这个结果。导带和价带二者的贡献都很大,因为通常它们的符号相反,所以能级的最终位置取决于仔细的抵消过程。这个过程也影响了波函数的波节结构。过     

Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体器件的硫钝化

Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体的表面钝化是一个长期未能完满解决的问题．８０年代后期出现的硫钝化技术给钝化研究注入了活力．文章对有关硫钝化技术使Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体器件性能得到的改善以及所存在的问题进行了综述．     

Ⅲ-Ⅴ族化合物中氮束缚激子发光的动力学研究

用发光动力学的分析方法,研究了Ⅲ—Ⅴ族化合物中N束缚激子的发光强度与温度的关系,得到的理论公式与实验结果符合得较好。我们的分析指出,由于无辐射能量传递的存在,束缚激子的△J=2跃迁的发光效率低于△J=1跃迁的发光效率,致使低温(T<50K)下束缚激子的发光强度可能随温度的下降而变弱。另外,N杂质对自由激子再俘获的可能性的大小直接影响束缚激子发光的热猝灭过程:束缚激子可能因热离解成自由激子或自由的电子和空穴。我们找到了区分这两类情况的条件。     

Ⅲ—Ⅴ族化合物束缚激子发光专题学术讨论会在厦门大学举行

中国物理学会发光分会委托厦门大学物理系主办的Ⅲ—Ⅴ族化合物束缚激子发光讨论会,于1984年12月9日至12日在厦门大学召开。参加讨论会的共有12名代表,来自中国科学院长春物理所,厦门大学,中国科学院半导体所及《中国科学》编辑部。代表中有5名是硕士或博士研究生。     

Ⅳ族元素与Ⅲ-Ⅴ族化合物中浅受主的能谱

研究纯净半导体的边缘发光光谱能提供有关浅杂质能级的详细资料,以补充和完善从红外杂质吸收测量得到的资料。研究自由电子到受主的跃迁和施主受主对谱带可以得到浅受主离化能的精确数值。研究束缚激子发光中的“双空穴”(two-hole)跃迁可得到受主激发态的精确能级。     

稀土离子掺杂Ⅲ-Ⅴ族半导体的发光

稀土离子掺杂Ⅲ-Ⅴ族半导体的发光是近年来开展起来的新的研究领域.在GaAs,InP和GaP等材料中,用离子注入、LPE、MBE、MOCVD以及单晶生长等方法掺杂Er、Yb和Nd等稀土离子,得到了尖锐稀土离子的特征发光.这些发光来自占据正常立方格点和非立方格点的稀土离子的内部4f能级跃迁,其发光行为与掺杂条件关系很大.这种稀土一半导体材料已开始用来制备具有稳定发射波长的发光和激光器件.     

激光荧光在Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料及器件中的应用

利用激光作激发光源,研究Ⅱ—V族GaAs晶体,GaAs—GaAlAs外延晶体及半导体发光,激光器件的光致发光(PL)特性,可以获得有关材料、器件的缺陷、杂质的分布以及它们对发光复合过程的影响的知识,了解器件的退化过程和寻找制备长寿命器件的方法,选择器件制备的合理参数和条件以及研究有关复合的动力学过程。     

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。     

Ⅲ-Ⅴ族硼基化合物半导体反常热导率机理

采用基于玻尔兹曼输运方程的第一性原理计算方法深入研究了硼基Ⅲ-Ⅴ化合物的热导率性质,与Ⅳ族和Ⅲ-Ⅴ族半导体进行对比,发现砷化硼的高热导率主要来源于硼基Ⅲ-Ⅴ化合物中声学支和光学支之间存在一个很大的频率带隙,导致两个声学声子的能量要小于一个光学声子的能量,无法满足三声子散射的能量守恒要求,严重遏制了三声子散射几率.金刚石的高热导率主要来自其拥有极大的声学声子群速度.磷化硼虽然也拥有较大的声学声子群速度,但是其频率带隙比较小,无法有效遏制三声子散射,所以磷化硼的热导率小于砷化硼;尽管锑化硼的频率带隙与砷化硼相当,但是由于其拥有较小的声学声子群速度和较大的耦合矩阵元,导致锑化硼的热导率低于砷化硼.该研究为设计高热导率半导体材料提供了新的认识.     

Ⅱ—Ⅵ族化合物注入式发光的进展

本文是一篇Ⅱ-Ⅵ族化合物注入式发光的情况报告。对用于注入式发光器件的已知的和潜在的材料作了简要的评论,并对Ⅱ-Ⅵ族化合物与其它材料的优缺点进行了对照比较。接着讨论了Ⅱ-Ⅵ族化合物的一般特性,这些特性直接影响注入式发光器件的性能,包括:施主和受主的溶解度、补偿现象、以及缺陷中心的本质。在讨论用来获得注入式发光的各种结构时,对其中两例做了比较详细的描述,一是p-n结型器件,一是单一导电类型器件。估价了以Ⅱ-Ⅵ族化合物制作注入式发光器件的前途,其中涉及到我们的知识不足的一些方面,这些方面应当作为进一步研究的焦点。     

氢在Ⅲ-Ⅴ族化合物上吸附能的计算

应用Ｇｒｅｅｎ函数方法，计算氢在一组Ⅲ－Ⅴ族化合物的化学吸附能（ΔＥ）和衬底向吸附原子的电荷转移（Δｑ）。结果标明，ΔＥ与半导体的禁带宽度和表面指数密切相关。     

Ⅲ~Ⅴ族纳米线材料为新一代芯片赋予光学特性

正IBM苏黎世研究实验室(IBM Research of Zurich)开发出一种尺寸极其微小的纳米线,具有一般标准材料所没有的光学特性,从而为开发出基于半导体纳米线的"新一代晶体管"电路研究而奠定基础。该研究实验室与挪威科技大学(Norwegian University of Science and Technology)合作的最新发现是一种在硅基底上产生机械应变砷化镓(GaAs)纳米     

砷化镓及其它Ⅲ—Ⅴ族半导体表面的硫钝化

砷化镓的表面钝化是一个长期未能完满解决的问题。八十年代后期出现的硫钝化技术曾带来很大的希望，但它的化学稳定性仍不够理想。通过对硫钝化机理的研究，弄清了这种方法所存在的问题后，一些改进的硫钝化方法正不断发展，使之有可能在不远的将来成为ＧａＡｓ器件制造中的一种实用钝化工艺。     

什么在强激发Ⅱ—Ⅵ族化合物中发光,双激子、杂质跃迁还是电子—空穴等离子体?

为探讨低温下强激发Ⅱ—Ⅵ族化合物中观察到的所谓M—和P—发射带的起因,使用激发光谱研究了5K下的Cds。利用非弹性散射过程、双激子、杂质跃迁以及电子——空穴等离子体(EHP)等过程,讨论了我们的以及其他作者已发表的结果。讨论表明,Ⅱ—Ⅵ族化合物中强激发的发光主要来自非弹性散射过程和低温下的杂质跃迁,而EHP和双激子衰减所导致的发光则较小。     

砷化镓及其它Ⅲ—Ⅴ族半导体表面的硫钝化

砷化镓的表面钝化是一个长期未能完满解决的问题。八十年代后期出现的硫钝化技术曾带来很大的希望,但它的化学稳定性仍不够理想。通过对硫钝化机理的研究,弄清了这种方法所存在的问题后,一些改进的硫钝化方法正不断发展,使之有可能在不远的将来成为ＧａＡｓ器件制造中的一种实用钝化工艺。     

Ⅲ-Ⅴ化合物的范德华外延生长与应用

Ⅲ-Ⅴ化合物半导体材料体系带隙涵盖范围广、载流子迁移率高,非常适宜用来制备发光二极管、激光器、高电子迁移率晶体管等光电子器件。在异质衬底上进行Ⅲ-Ⅴ化合物的共价外延时,只有外延层与衬底层间的晶格失配度较小时才能获得高质量外延层,而范德华外延已被证实可以有效放宽外延层与衬底层间晶格失配与热失配要求,有利于外延层的应力释放与质量提高,同时也易于外延层从衬底上剥离转移,为制备Ⅲ-Ⅴ化合物基新型光电子器件提供了便利。本文对二维(2D)材料、Ⅲ-Ⅴ化合物在石墨烯上的范德华外延过程以及使用范德华外延制备的Ⅲ-N基光电子器件的各项研究进行了讨论分析,并对其前景进行了展望。