不同V/III族元素比对m面GaN薄膜性能的影响

摘要：采用分子束外延（MBE）方法在蓝宝石衬底上外延生长m面GaN薄膜。利用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)分析了薄膜表面形貌,对比分析结果,发现V/III族元素比从1:80降低到1:90时,外延膜表面均方根粗糙度从13.08nm降低到9.07nm。利用光谱型椭偏仪研究m面GaN薄膜,通过物理模型建立和光谱拟合得到了m面GaN薄膜的厚度、折射率和消光系数。拟合结果显示,GaN样品厚度和理论值一致,且V/III族元素比为1:90时,所得外延膜折射率较低,透射率大。两种测试方法的结果表明,V/III族元素比较小的样品晶体质量高。     

不同Ⅴ/Ⅲ族元素比对m面GaN薄膜性能的影响?

采用分子束外延( MBE)方法在蓝宝石衬底上外延生长m面GaN薄膜。利用原子力显微镜( AFM)、扫描电子显微镜( SEM)分析薄膜表面形貌,发现Ⅴ/Ⅲ族元素比从1∶80降低到1∶90时,外延膜表面均方根粗糙度从13.08 nm降低到9.07 nm。利用光谱型椭偏仪研究m面GaN薄膜,得到了m面GaN薄膜的厚度、折射率和消光系数。拟合结果显示,GaN样品厚度和理论值一致,且Ⅴ/Ⅲ族元素比为1∶90时,所得外延膜折射率较低,透射率大。两种测试方法表明,Ⅴ/Ⅲ族元素比较小的样品晶体质量高。     

预处理蓝宝石衬底上生长高质量 GaN 显示薄膜

采用化学方法腐蚀部分 c-面蓝宝石衬底,在腐蚀区域形成一定的图案,利用 LP-MOCVD 在此经过表面处理的蓝宝石衬底上外延生长 GaN 薄膜.采用高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)、光致发光光谱(PL)、透射光谱分析GaN薄膜的晶体质量和光学质量.分析结果表明,CaN 薄膜透射谱反映出的 CaN 质量与 X射线双晶衍射测量的结果一致,即透射率越大,半高宽越小,结晶质量越好;对蓝宝石衬底进行前处理可以大大改善GaN薄膜的晶体质量和光学质量,其(0002)面及(1012)面XRD半高宽(FWHM)分别降低到 208.80arcsec 及 320.76arcsec,而且其光致发光谱中的黄光带几乎可以忽略.     

图形蓝宝石基GaN性能的研究

在相同的腐蚀温度下,通过控制对蓝宝石衬底的化学腐蚀时间,以研究其对GaN光学性质的影响.测试结果表明:对蓝宝石衬底腐蚀50 min后,外延生长的GaN薄膜晶体质量及光学质量最优,x射线摇摆曲线中.其(0002)面及(10-12)面的半峰全宽分别降低至202.68 arcsec,300.24 arcsec.透射光谱中,其透射率最高,调制深度最大;光致发光谱的近带边发射峰强度最强,其半高全宽也降低到6.7 nm,几乎看不到任何黄光带.     

前处理蓝宝石衬底上生长高质量GaN薄膜

采用化学方法腐蚀部分c面蓝宝石衬底,在腐蚀区域形成一定的图案,利用LP-MOCVD在经过表面处理的蓝宝石衬底上外延生长GaN薄膜.采用高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)、透射光谱分析GaN薄膜的晶体质量和光学质量.分析结果表明,GaN薄膜透射谱反映出的GaN质量与X射线双晶衍射测量的结果一致,即透射率越大,半高宽越小,结晶质量越好;对蓝宝石衬底进行前处理可以大大改善GaN薄膜的晶体质量和光学质量,其(0002)面及(1012)面XRD半高宽(FWHM)分别降低到208.80"及320.76"     

GaAs/Ge太阳电池异常I-V特性曲线分析

分析了GaAs/Ge单结太阳电池研制中两种异常I-V特性曲线出现的主要原因:GaAs/Ge界面的相互扩散,形成附加结或附加势垒;并获得与实验有很好吻合的计算模拟结果,进一步证实了理论分析.此外,在上述分析的指导下,通过降低生长温度和优化成核条件,成功获得了效率为20.95%(AM0,25℃,2cm× 4cm)的GaAs/Ge太阳电池.     

腐蚀溶液对石墨烯转移质量和GFET性能的影响

对比分析了过硫酸铵(APS)与三氯化铁(FeCl3)两种腐蚀溶液对转移后石墨烯质量的影响.结果表明,采用FeCl3腐蚀溶液转移后的石墨烯表面会引入Fe和Cl离子,而APS腐蚀溶液转移后的石墨烯表面基本未引入杂质.将两种转移到SiO2/Si基底上的石墨烯样品蒸镀100 nm厚的金的源漏电极后分别制成了石墨烯场效应晶体管(GFET),并在室温下对其进行了电学性能测试.测试结果表明,相对于FeCl3腐蚀溶液转移的石墨烯样品制成的器件,采用APS腐蚀溶液转移的石墨烯样品制成器件的狄拉克点从75 V左右降低到了0V左右,载流子迁移率从823 cm2/(V·s)提升到了1 324 cm2/(V·s).因此,采用APS腐蚀溶液转移石墨烯引入杂质更少,制备的器件性能更优越.     

低温AlN插入层降低硅基GaN膜微裂

为了降低MOCVD外延硅基GaN膜层中的应力、减少硅基厚GaN层的微裂;在高温GaN层中插入低温AlN.低温AlN插入层可平衡HT-GaN生长和降温过程引起的张应力,降低厚膜外延层的微裂,已研制出厚度超过1.8微米无微裂GaN外延层.本文重点研究了低温AlN生长温度对HT-GaN材料的影响,给出了较佳的LT-AlN生长温度.采用扫描电子显微镜(SEM),原子力显微镜(AFM)和高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD),对样品进行了测试分析.试验和测试结果表明低温AlN的生长温度至关重要,生长温度过低影响GaN晶体质量,甚至不能形成晶体;生长温度过高同样会影响GaN结晶质量,同时降低插入层的应力平衡作用;实验结果表明最佳的LT-AlN插入层的生长温度为680℃左右.     

The influence of an SixNy interlayer on a GaN film grown on an Si（lll） substrate

<正>A method to drastically reduce dislocation density in a GaN film grown on an Si(111) substrate is newly developed. In this method,the Si_xN_y interlayer which is deposited on an A1N buffer layer in situ is introduced to grow the GaN film laterally.The crack-free GaN film with thickness over 1.7 micron is successfully grown on an Si(111) substrate. A synthesized GaN epilayer is characterized by X-ray diffraction(XRD),atomic force microscope(AFM),and Raman spectrum.The test results show that the GaN crystal reveals a wurtzite structure with the(0001) crystal orientation and the full width at half maximum of the X-ray diffraction curve in the(0002) plane is as low as 403 arcsec for the GaN film grown on the Si substrate with an Si_xN_y interlayer.In addition,Raman scattering is used to study the stress in the sample.The results indicate that the Si_xN_y interlayer can more effectively accommodate the strain energy.So the dislocation density can be reduced drastically,and the crystal quality of GaN film can be greatly improved by introducing an Si_xN_y interlayer.     

GaInP2/GaAs/Ge叠层太阳电池中的高效率Ge底电池

从电池的结构参数及器件工艺等方面分析了Ge底电池的开路电压Voc、短路电流Isc和填充因子FF的影响.结果表明：控制发射层的表面复合，并减薄其厚度可以提高开路电压Voc，并可以有效提高短路电流Isc；调整相应的器件工艺有利于填充因子FF的提高. 采用上述改进措施，成功得到Voc达到287.5mV, Isc达到73.13mA/cm2，效率达到7.35%的Ge太阳电池.