GaN单晶薄膜的湿法化学刻蚀研究

ＭＯＣＶＤ用高压汞灯对ｎ－ＧａＮ处延层进行了辐照湿法化学刻蚀研究，这种外延怪是在Ａｌ２Ｏ３衬底上用ＭＯＣＶＤ方法生长的。结果表明：在紫外光照下，ｎ－ＧａＮ层在２５％的ＫＯＨ水溶液中腐蚀较有效。这种腐蚀很可能是通过紫外光增强氧化和还原反应而产生的。     

水热法在不同衬底下制备纳米ZnO材料

以氯化锌(ZnCl2)和25%浓度氨水(NH3·H2O)为原料,采用水热法制备了 ZnO纳米材料.比较了ZnO纳米材料在铜和硅不同衬底上的区别和衬底垂直放置与底部水平放置时的区别,以及垂直放置时随垂直高度的不同产生的变化.借助于X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等测试手段.对其结构、形貌进行了分析研究.研究结果表明,相对于硅,铜衬底上更容易生长出取向一致、结品良好的ZnO纳米棒结构.根据生长环境中气体的氛围和压力对乖直于衬底方向上生长的ZnO造成的影响,提出了水热法制备ZnO纳米材料的生长机理.     

n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结的制备及其Ⅰ-Ⅴ特性

采用热蒸发气相沉积法在Si(100)衬底上生长直径约为60～70nm的氧化锌(ZnO)纳米线,进一步运用离子束溅射技术和热氧化工艺在ZnO纳米线表面形成含有均匀密集分布的超细氧化铜(CuO)纳米颗粒的CuO壳层,构成n-ZnO(核芯)/p-CuO(壳层)同轴纳米线异质结.扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)用于研究样品的形貌、成分和晶体结构.实验结果表明,生长的ZnO纳米线呈纤锌矿单晶结构,CuO壳层为多晶结构.Ⅰ-Ⅴ曲线表明该同轴纳米线异质结构具有优良的二极管整流特性.这种具有大的异质结面积和高的比表面受光面积及强的表面化学活性的n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结构在大电流密度的纳米整流器件、太阳能电池、光敏器件和气敏传感器等领域有很好的应用前景.     

n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结的制备及其I-V特性

采用热蒸发气相沉积法在Si(100)衬底上生长直径约为60～70 nm的氧化锌(ZnO)纳米线,迸一步运用离子束溅射技术和热氧化工艺在ZnO纳米线表面形成含有均匀密集分布的超细氧化铜(CuO)纳米颗粒的CuO壳层,构成n-ZnO(核芯)/p-CuO(壳层)同轴纳米线异质结.扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)用于研究样品的形貌、成分和晶体结构.实验结果表明,生长的ZnO纳米线呈纤锌矿单晶结构,CuO壳层为多晶结构.I-V曲线表明该同轴纳米线异质结构具有优良的二极管整流特性.这种具有大的异质结面积和高的比表面受光面积及强的表面化学活性的n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结构在大电流密度的纳米整流器件、太阳能电池、光敏器件和气敏传感器等领域有很好的应用前景.     

MOCVD方法在Ni/Si(111)模板上生长ZnO薄膜

用常压金属有机化学气相外延方法在Ni／Si（111）模板上生长ZnO薄膜，研究了ZnO低温缓冲层的厚度（50h，300h）对薄膜性能的影响。采用原子力显微镜，X射线衍射和光致发光光谱仪对这些样品进行分析。结果表明：缓冲层的厚度对zno外延薄膜的表面形貌、晶体结构及发光性能都有较大影响。在50h～100A低温缓冲层上生长的ZnO外延膜，晶粒尺寸大小均匀，发光和结晶性能良好。     

InAs量子点的结构及光学性质研究

采用分子束外延技术在(001)GaAs衬底上生长了多层InAs量子点，原子力显微镜观测了生长在表面的量子点，用透射电子显微镜观察到五层量子点截面像，傅立叶变换光谱仪测试量子点光致发光谱．原子力显微镜以及透射电镜观察结果表明：第一层量子点为椭圆状；上面四层为透镜状量子点，呈现明显的垂直对准，且量子点的密度下降，大小趋向一致．样品中有些位置不同层的量子点连成一线，其边缘存在应力．由于第一层量子点与其他四层量子点的大小、形状不同，导致量子点光致发光峰的半高宽增加．     

HCl热氧化工艺试验

在 MOS 器件工艺中,特别是栅氧化工艺中,如何能得到一个较为清洁的氧化层是十分重要的。据报导,在栅氧化过程中掺少量的 HCl 可以减少栅氧化层的 Na~ 离子沾污,控制开启电压,改善结特性,增加器件的稳定性,使合格率提高。为此,我们进行了掺 HCl 栅氧化工艺试验,已取得初步收获。     

AlAsSb的外延再生长对InAs/GaSb红外探测器暗电流抑制效果研究

采用分子束外延(MBE)技术外延再生长AlAsSb,对InAs/GaSb Ⅱ类超晶格(T2SLs)长波红外探测器的表面缺陷进行钝化,实现了暗电流的显著降低.首先,研究了湿法腐蚀浅台面的最佳腐蚀液配比,获得了低横向腐蚀、光滑的侧壁以及均匀的腐蚀界面.随后,使用AlAsSb/AlAs/GaAs、AlAsSb/GaSb两种不同的外延再生长组合和单一的SiO₂薄层分别对刻蚀后的台面进行钝化,同时保留一个没有钝化的样品作为对照,最后对4种不同钝化条件下探测器的暗电流特性进行了测量.结果发现,使用AlAsSb/GaSb外延再生长钝化层的器件暗电流得到了进一步降低,使用SiO₂钝化层的效果次之,而使用AlAsSb/AlAs/GaAs外延再生长钝化层的性能相对较差.上述结果表明,外延再生长钝化技术是降低长波红外探测器暗电流的一种有效方法.     

“ROS管”获1988年国际发明展览金牌奖

<正> 由我校物理系叶安祚教授等人发明的“电阻—氧化物—半导体场效应晶体管”(简称ROS管)在1988年北京国际发明展览会上获金牌奖。ROS管是一种新型的绝缘栅场效应晶体管,其特点是栅极由电阻材料构成,在电阻栅极垂直于源漏联线方向的端线的两端制作了两个欧姆接触电极作为双栅     

ZnO缓冲层上定向ZnO纳米杆阵列的制备

利用Zn膜热氧化获得的非晶ZnO薄膜作为缓冲层,再采用Zn粉热蒸发工艺合成出定向、致密且直径较细(≈40 nm)的单晶ZnO纳米杆阵列,其阵列密度约为2.3×107mm-2.比较了在厚度不同的Zn膜所形成的ZnO缓冲层上生长的ZnO纳米杆形态,讨论了ZnO缓冲层表面形貌对ZnO纳米杆生长形态的影响.结果表明,随Zn膜厚度的增加,ZnO缓冲层从岛状大颗粒(0.5~1μm)并伴有密集小颗粒(<20 nm)状态变为连续薄膜,所得ZnO纳米杆从沿大颗粒表面无规则发散生长并伴小颗粒上的准定向生长转变成垂直于衬底的大面积定向生长,且纳米杆阵列也随着Zn膜厚度增加而变得定向、致密、和分布均匀.     

半导体外延层晶格失配度的计算

比较了晶格失配度的各种定义，建议统一使用同一定义。采用简化模型系统地探讨了各种情况下半导体外延生长层和衬底的二维晶格失配度的计算，最后讨论了结合XRD衍射图谱确定失配度的方法。结果表明，正三角形晶格和长方形晶格匹配，长方形晶格的宽列原子的匹配具有优先性，不受长列原子匹配的影响。长方形的长宽比接近匹配比时,整体匹配较好。     

缓冲层厚度对Ti/Si模板上生长ZnO薄膜的影响

采用常压MOCVD法,以二乙基锌和去离子水为源,在不同厚度的ZnO缓冲层上生长了一组ZnO薄膜.分别采用X射线衍射(XRD)、干涉显微镜和光致发光谱(PL)对样品的结晶性能、表面形貌和发光性能进行分析,结果表明,随着缓冲层的引入,ZnO外延膜的质量得到很大提高,缓冲层的厚度对外延ZnO薄膜的质量有很大的影响,当缓冲层厚度为60 nm时,ZnO薄膜的结晶性能最好,表现出高度的择优取向,(002)面的ω摇摆曲线半峰全宽仅为1.72°,其表面平整,表现出二维生长的趋势,室温光致发光谱中只有与自由激子复合有关的近紫外发光峰,几乎观察不到与缺陷有关的深能级发光.     

电子束蒸发制备ZnO薄膜及其晶体结构和电学性质

采用电子束蒸发法制备了ZnO薄膜。研究了退火温度及衬底对薄膜的结晶状况以及电学性质的影响．X射线衍射测试结果表明。相同蒸发条件下制备的ZnO薄膜，硅(100)衬底上薄膜晶粒尺寸为73nm。结晶情况明显好于陶瓷和玻璃衬底上的薄膜．退火之后，各种衬底上薄膜的结晶情况相对未退火时都有明显好转；400℃退火时。薄膜逐渐结晶；600℃退火时，ZnO薄膜体现良好的择优生长的趋势，晶粒长大，晶化程度提高，大部分晶粒发生了织构．在400℃退火后。掺入Al2O3的薄膜和未掺杂的ZnO薄膜的电阻率下降了一个多数量级，但掺入MgO的薄膜电阻率变大。这是由于MgO掺杂起到了补偿作用，掺入MgO有可能实现ZnO薄膜的P型掺杂．     

Fe-Co-Ni衬底上准定向ZnO亚微米杆的制备及其光学性质

以Fe-Co-Ni合金为衬底,硝酸锌(Zn(NO_3)_2·6H_2O)和氨水(NH_2·H_2O)为原料,采用水热法生长出准定向的ZnO亚微米杆阵列.运用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)及室温光致发光谱(PL)研究了ZnO样品的结构、形貌和光学性质.在合适温度(85℃)下长出的ZnO亚微米杆直径较均匀,定向性较好,具有良好的紫外发光特性;在较高的生长温度(100℃)下得到的ZnO样品是分叉杆簇团.Ni衬底上的生长实验获得了类似于Fe-Co-Ni衬底上的准定向ZnO亚微米阵列.     

脉冲激光沉积法制备La0.5Sr0.5CoO3薄膜及其结构和表面特性

利用脉冲激光沉积法在(001)取向的LaAlO3(LAO)衬底上实现了La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)薄膜的外延生长．主要研究了衬底温度(Ts)，激光能量(E1)和氧气压强(Po2)对薄膜结构和表面形貌的影响．X射线衍射结果显示在Ts=700—850℃的范围内沉积的LSCO薄膜都具有c轴取向．从扫描电子显微镜和原子力显微镜照片可以看出上述3个沉积参数中，氧压对LSCO薄膜表面形貌的影响最为显著，较低氧压下沉积的薄膜具有较光滑的表面．通过实验，确立了能够制备同时具有c轴取向和光滑表面的薄膜的最佳沉积参数范围．     

模2~n剩余类环上线性变换的异或线性分支数

异或线性分支数是衡量分组密码扩散结构的扩散性能的一个重要指标,它对分组密码抵抗线性密码分析的能力有重要的影响.二元域上的非线性变换也常用作分组密码的扩散结构,本文给出了此类扩散结构的异或线性分支数的一个定义及其与分组密码抗线性逼近攻击能力的关系,证明了以模2n剩余类环上的线性变换为扩散结构的异或线性分支数等于将其奇系数换成1、偶系数换成0且将模2n加换成模2加所得的二元域上线性变换的异或线性分支数,从而将这类扩散结构的异或线性分支数归结为二元域上线性变换的异或线性分支数.     

Mn+注入p型GaN薄膜的结构和磁学特性

用低压MOCVD法在(0001)面的蓝宝石衬底上生长纤锌矿结构的GaN.GaN膜总厚度为4μm,包括0.5μm掺Mg的p型表面层.Mn 离子注入的能量为90keV,剂量为1.0×1015～5.0×1016cm-2,被注入的p型GaN处于室温.对注入样品的快速热退火处理是在N2气流中进行的,温度约为800℃,时间为30～90s.采用X射线衍射(XRD)、卢瑟福背散射(RBS)和原子力显微镜(AFM)研究,发现Mn 注入GaN膜的结构受注入剂量和退火条件的控制.通过超导量子干涉仪(SQUID)分析,在Mn 注入剂量为5.0×1015cm-2、并经850℃退火30s的GaN膜中发现了铁磁性,表明离子注入方法是进行GaN掺杂改性的有效手段.     

化学溶液沉积法制备YBa2Cu3O7超导薄膜

用钇、钡、铜的环烷酸盐溶液为原料,采用化学溶液沉积法在LaAlO3(001)衬底上制备了YBa2Cu3O7超导薄膜．X射线衍射分析表明薄膜主要沿[001]方向外延生长．原子力显微研究显示晶粒排列严密、整齐有序,表面也较为平整．电阻测量显示该薄膜的超导起始转变温度为87K．本方法有望应用于大面积高温超导薄膜及带材的制备．     

La1-xCaxMn1.03O3外延薄膜的输运性质

本文报道了用溶胶-凝胶(sol-gel)方法,在LaAlO3(100)衬底上制备La1-xCaxMn1.03O3外延薄膜的输运性质.Ca含量x在0.2～0.621范围内,电阻率随温度的变化关系,是从类半导体行为向金属导电行为转变,在x≥0.5的4个样品中并没有发现电荷有序绝缘体(COI)和反铁磁绝缘体(AFI)现象.Tc最高达275K,MR最大可达104%(x=0.2,H=1.5T).在T＞Tp或Tc的温区内,电阻率ρ∝exp(-E/kT),说明载流子的迁移是以热激活方式进行的,热激活能为0.32～18.3meV.当T＜Tp或Tc时,ρ=ρ0+AT2.5,拟合系数A随Ca含量的增加而迅速增加(x＞0.4).     

热蒸发法制备纳米结构ZnO及其生长机理

用热蒸发法于700℃在硅衬底上制备了纳米线、多针状、四脚针状结构的ZnO,研究了衬底与热源间的距离对ZnO形貌的影响.用扫描电镜(SEM)表征了ZnO的形貌,当衬底距热源20mm时,ZnO呈现四脚针状且具有很细的尖端,直径为50nm.X射线衍射(XRD),微区Raman图谱表明四脚针状ZnO是高纯的六角纤锌矿结构.另外,对ZnO不同形貌的生长机理进行了初步研究.