Electrical properties of MOCVD-grown GaN on Si （111） substrates with low-temperature AIN interlayers

The electrical properties of the structure of GaN grown on an Si （111） substrate with low-temperature （LT） A1N interlayers by metal-organic chemical-vapour deposition are investigated. An abnormal P-type conduction is observed in our GaN-on-Si structure by Hall effect measurement, which is mainly due to the A1 atom diffusing into the Si substrate and acting as an acceptor dopant. Meanwhile, a constant n-type conduction channel is observed in LT-A1N, which causes a conduction-type conversion at low temperature （50 K） and may further influence the electrical behavior of this structure.     

光泵浦Si衬底GaN基回音壁模式微盘谐振腔激光器

氮化镓基微盘结构光学谐振腔具有波长选择范围宽、模式体积小和激射阈值低等特点,其在腔量子电动力学、低阈值激光器、生物传感器等方面具有重要的研究价值.通过优化制备微盘的干法刻蚀工艺及选择性湿法腐蚀技术,制备出侧壁陡峭且光滑的高Q值Si衬底GaN基回音壁模式微盘谐振腔,该微盘谐振腔的制备工艺简单、表面损伤小.在室温、266 nm短波长激光泵浦条件下,微盘谐振腔激光器实现了激射,阈值为2.85 MW/cm2,Q值达到2161.     

前言

<正>一代材料催生一代器件,引领一代产业。以硅、锗和砷化镓等半导体材料为代表的光电器件在过去几十年里对社会发展产生了深远影响,广泛地应用于集成电路、光电子与微电子等领域,形成了规模庞大的半导体产业集群。然而,这些光电器件的部分关键性能仍受限于材料的本征禁带宽度,更大的禁带宽度成了材料迭代的诉求。因此,发展宽禁带半导体材料成为突破硅、锗和传统Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体器件瓶颈的关键,并与硅集成电路进行异质集成,拓展更为广泛的应用空间。硅、锗和传统的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的高速发展得益于高质量单晶同质衬底材料,极低的缺陷密度保证了半导体器件的优异性能。     

选择区域外延生长中掩模介质表面Ga原子的迁移特性

选择区域外延生长(SAG)技术是微纳尺度GaN基发光器件的主要制备方法之一。在选择区域外延生长中,Ⅲ族金属原子在掩模介质表面的迁移行为对微纳器件的形貌及特性有非常重要的影响。利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统研究了选择区域外延生长中Ga原子在掩模介质表面上的迁移特性,得到了不同反应腔压力和生长温度下Ga原子在掩模介质表面的迁移长度,且在保持其他生长条件不变的情况下,适当降低反应腔压力或提高生长温度可提高Ga原子的迁移长度。     

高频大功率InGaAsP/InP SPB-BC激光器

在普通掩埋新月型激光器的基础上,提出了一种高频大功率的InGaAsP/InP激光器结构——选择性质子轰击掩埋新月型(SPB-BC),并对激光器结构模型进行了理论分析。采用p-InP衬底,最大输出功率为80mW。500μm腔长激光器,它的调制带宽可以达到6.0GHz。     

选择区域生长高质量InGaAsP多量子阱材料

采用LP-MOVPE在SiO2掩膜的InP衬底上实现了高质量的InGaAsP多量子阱(MQW)的选择区域生长(SAG).通过改变生长温度和生长压力,MQW的适用范围由C波段扩展至L波段,即MQW的光致发光波长从1546nm延展至1621nm.光致发光（PL）测试表明：在宽达75nm的波长范围内,MQW的质量与非选择生长的MQW质量相当,并成功制作出电吸收调制DFB激光器（EML）.     

低波长漂移的电吸收调制DFB激光器

采用端面有效反射率法,从理论上计算了单片集成电吸收调制DFB激光器（Electroabsorption Modulated DFB Laser,EML）的腔面反射率、耦合强度（κL）对其波长漂移的影响.同时在实验中通过改变腔面的反射率来验证计算结果.理论与实验的结果表明：为提高EML的模式稳定性,必须减小调制器一端的反射率,同时增加DFB激光器的κL.最终我们采用选择区域生长（Selective Area Growth,SAG）的方法,制作了低光反馈出光面的单脊条形EML,在2.5Gb/s的非归零(NRZ)码调制下,经过280km的标准光纤传输后,没有发现色散代价.     

可调谐单模激光器的制作

对于大容量的波分复用（ＷＤＭ）光通信系统,精确控制波长及波长间隔是系统应用的关键．而对于信道间隔为 ０．８ ｎｍ的 ＷＤＭ系统,要求波长与 ＩＴＵ的标准价差小于±０．０１ ｎｍ．因此,波长可精确调谐的单模激光器成为必需．本文介绍了我们制作的两种波长可调谐的单模激光器：可调谐ＤＦＢ激光器和可调谐ＤＢＲ激光器．其中,可调谐ＤＦＢ激光器采用的是热调谐方式,即改变ＤＦＢ激光器的工作温度,实现了波长向长波方向连续移动 ２．２ ｎｍ;可调谐 ＤＢＲ激光器采用的是注入电流的方式,实现了 ６．５ ｎｍ的准连续调谐． 可调…     

Enhancing light extraction of GaN-based blue light-emitting diodes by a tuned nanopillar array

Surface patterning of p-GaN to improve the light extraction efficiency of GaN-based blue light-emitting diodes(LEDs) has been investigated. Periodic nanopillar arrays on p-GaN have been fabricated by polystyrene(PS) nanosphere lithography; the diameter of the nanopillars can be tuned to optimize the electrical and optical properties of the LEDs. The electroluminescence intensity of the nanopillar-patterned LEDs is better than that of conventional LEDs; the greatest enhancement increased the intensity by a factor of 1.41 at a 20 mA injection current. The enhancements can be explained by a model of bilayer film on a GaN substrate. This method may serve as a practical approach to improve the efficiency of light extraction from LEDs.