GaN氢化物气相外延生长系统的设计与制作

根据GaN氢化物气相外延生长(HVPE)的原理,设计制作了双温区卧式HVPE系统．根据实际生长中出现的问题和CaN样品的测试情况,对系统进行了逐步的调试和改进．     

GaN纳米柱的量子效率研究

主要通过低温和室温变功率光致发光(PL)谱的实验手段,研究了GaN纳米柱和对应薄膜(作为参考)的量子效率表现.实验中发现在室温,激发光功率为0.5mW时,GaN纳米柱的积分PL强度是薄膜的12.2倍,这表明GaN纳米柱具有比薄膜更高的内量子效率和光引出效率.另外,依据高低温积分PL强度比的方法计算得到激发光功率0.5mW时,GaN纳米柱的内量子效率低于薄膜,该计算结果违背由实验现象得到的结果,这表明该内量子效率的计算方法是不合适的,因而建立了一种新模型,得到GaN纳米柱和薄膜的内量子效率比随激发光功率的变化规律,结果表明GaN纳米柱的内量子效率表现显著优于薄膜.     

m面GaN平面内结构和光学各向异性研究

采用金属有机物化学气相淀积方法在铝酸锂LiAlO₂衬底上外延生长m面GaN薄膜.X射线衍射测量的结果表明所得薄膜具有较理想的m面晶体取向,并对其各向异性的应变进行了计算,摇摆曲线的测量发现样品存在明显的面内结构各向异性.采用偏振光致发光研究材料的面内光学各向异性,发现随着偏振角度的改变,发光峰的峰位和强度均有明显变化,并用对称性破缺导致价带子带劈裂的理论对结果进行了解释. 关键词： m面GaN 结构各向异性 偏振光致发光     

厚度对MOCVD生长InN薄膜位错特性与光电性质的影响

研究了金属有机物化学气相沉积法制备的不同厚度InN薄膜的位错特性与光电性质.基于马赛克微晶模型,通过X射线衍射非对称面摇摆曲线测量,拟合出样品刃型位错密度分别为4.2×10¹⁰cm^-2和6.3×10¹⁰cm^-2,并发现样品的微晶扭转角与位错密度随薄膜厚度增加而减小.通过室温霍尔效应测量得到样品载流子浓度分别为9×10¹⁸cm^-3和1.2×10¹⁸cm关键词： 氮化铟 位错 载流子起源 局域态     

掺Ni的ZnO粉末的Raman光谱研究

利用拉曼(Raman)光谱对掺镍(Ni)氧化锌(ZnO)粉末的声子谱进行了研究.在掺杂样品的Raman光谱中仍能观察到未掺杂ZnO的声子模式,此外还观察到两个额外模式.掺杂粉末中观察到ZnO的E2(h)模式表明掺Ni的ZnO仍然保持六角对称结构.652 cm-1额外模式的起源是掺杂引起的ZnO本底缺陷.为了查明544 cm-1处额外模式的起源,分别对掺Ni,掺钴(Co),和掺锰(Mn)的ZnO粉末的Raman光谱进行了对比研究.结果表明544 cm-1额外模式起源于Ni相关的局域振动模式.对光谱中的其他声子模式的起源也进行了讨论;同时还报告了利用325nm激光作激发源观察到掺Ni样品的多重纵光学(LO)声子模式的结果.     

氢化物气相外延生长的GaN膜中的应力分析

对在c面蓝宝石上用氢化物气相外延法(HVPE)生长的六方相纤锌矿结构的GaN膜中的应力进行了分析。高分辨X射线衍射(002)面和(102)面摇摆曲线扫描(半高宽数值分别为317和358角秒)表明生长的GaN膜具有较好的晶体质量。利用高分辨X射线衍射技术准确测量了制备的GaN膜的晶格常数,并计算得到GaN膜中面内双轴应变和面外双轴应变分别为3.37×10-4和-8.52×10-4,等静压应变为-7.61×10-5。拉曼光谱和激光光致发光谱测试表明HVPE-GaN外延膜具有较好的光学特性,利用拉曼光谱的E₂模式特征峰和激光光致发光谱中近带边发射峰的频移定量计算了外延膜中的面内双轴压应力和等静压应力。两种方法得到的面内双轴压应力较为相符。     

Growth and properties of wide spectral white light emitting diodes

Wide spectral white light emitting diodes have been designed and grown on a sapphire substrate by using a metal-organic chemical vapor deposition system. Three quantum wells with blue-light-emitting, green-light-emitting and red-light-emitting structures were grown according to the design. The surface morphology of the film was observed by using atomic force microscopy. The films were characterized by their photoluminescence measurements. X-ray diffraction θ/2θ scan spectroscopy was carried out on the multi-quantum wells. The secondary fringes of the symmetric ω/2θ X-ray diffraction scan peaks indicate that the thicknesses and the alloy compositions of the individual quantum wells are repeatable throughout the active region. The room temperature photoluminescence spectra of the structures indicate that the white light emission of the multi-quantum wells is obtained. The light spectrum covers 400-700 nm, which is almost the whole visible light spectrum.     

非晶氧化锆水合物红外研究

用红外吸收光谱（IR）结合X射线衍射（XRD）、差热（DTA）和热失重分析（TG）详细研究了氧化锆前驱物（溶胶凝胶法制得的非晶态氧化锆水合物）的结构。实验结果表明在非晶态氧化锆水合物中有三种不同的近程结构。它表现为不同条件下制得的非晶氧化锆水合物的红外吸收谱在1700～1200cm-1水和羟基的弯曲振动吸收区出现1633、1551、1400和1340cm-1四个不同的羟基吸收峰。这表明样品中有三种不同近邻结构的羟基。根据实验结果我们提出了相应的非晶氧化锆水合物的近邻结构模型。造成这种结构差异的原因是制备过程中溶胶-凝胶反应的羟基浓度的不同。非晶态氧化锆水合物晶化后生成具有不同晶体结构的纳米氧化锆的主要原因是由于它们的不同近邻结构。     

InN薄膜的氧化特性研究

研究了InN薄膜在不同氧气氛中的氧化特性. 研究表明，在400 ℃以下，InN薄膜很难被氧化，而金属In很容易被氧化. 因此富In的InN薄膜的氧化在400 ℃以下主要是金属In的氧化，在400 ℃以上为金属In和InN的同时被氧化. 在400 ℃以上的氧化过程中，InN的表观氧化速率非常慢，这可能和InN的高温分解有关. InN的湿氧和干氧氧化结果说明湿氧氧化速率比干氧快. 关键词： InN 氧化铟 氧化 X射线衍射     

MOCVD生长InxGa1-Xn薄膜的表征

本文利用MOCVD方法在(0001)取向的蓝宝石衬底上实现了不同生工艺条件下的InxGa-xN薄膜的制备,并通过XRD、SEM、AFM等测量分析方法系统研究了生长工艺参数对InxGa1-xN薄膜的组分和性质的影响.InxGa1-xN薄膜的制备包括蓝宝石衬底表面上GaN缓冲层的生长以及缓冲层上InxGa1-xN薄膜的沉积两个过程.通过对所制备InxGa1-xN薄膜的XRD、SEM、AFM分析发现,调节生长温度和TMGa的流量可以有效控制InxGa1-xN薄膜中In的组分,并且随着生长温度的升高,InxGa1-xN薄膜的表面缺陷减少.