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蓝宝石衬底的斜切角对GaN薄膜特性的影响

牛南辉 , 王怀兵 , 刘建平 , 刘乃鑫 , 邢艳辉 , 李彤 , 张念国 , 韩军 , 邓军 , 沈光地

利用金属有机物化学气相沉积技术在具有斜切角度的蓝宝石衬底(0～0.3°)上生长了非故意掺杂GaN薄膜,并采用显微镜、X射线双晶衍射、光荧光及霍尔技术对外延薄膜的表面形貌、晶体质量、光学及电学特性进行了分析.结果表明,采用具有斜切角度的衬底,可以有效改善GaN外延薄膜的表面形貌、降低位错密度、提高GaN的晶体质量及其光电特性,并且存在一个衬底最优斜切角度0.2°,此时外延生长出的GaN薄膜的表面形貌和晶体质量最好.

关键词: 氮化镓 , 蓝宝石衬底 , 斜切角度 , DCXRD , MOCVD

多量子阱红外探测材料的光致荧光谱

马楠 , 邓军 , 史衍丽 , 沈光地

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2009.02.015

在多量子阱红外探测器外延材料制备中,由于器件响应波长对量子阱的阱宽和垒高变化敏感,因此对外延材料的制备有很高的要求.本文中我们利用光致荧光谱(PL)对GaAs/AIGaAs多量子阱红外探测器材料进行了测量和计算,从而在器件工艺前,快速确定器件的探测波长.以光致荧光光谱对GaAs/AIGaAs多量子阱红外探测器材料进行测试,通过理论计算,得到多量子阱红外探测器探测波长.计算得到的理论响应波长与实际器件的响应波长有良好的一致性,证明用光荧光谱对外延材料进行测量并计算,能够更加有效地开展器件研究工作.同时,我们在低温下测量了外加偏压下器件暗电流情况,以及液氮温度下,500K黑体辐射情况时,信号噪声比达到235.3.

关键词: 红外 , QWIP , 暗电流 , 光荧光谱

MOCVD生长温度控制p型InGaN形貌和电学特性提高LED光功率

韩军 , 邢艳辉 , 邓军 , 朱延旭 , 徐晨 , 沈光地

功能材料

利用金属有机物化学气相淀积（MOCVD）技术在蓝宝石衬底上生长了InGaN∶Mg薄膜,通过改变外延生长温度优化p型InGaN∶Mg表面形貌和电学特性。在800℃,InGaN的空穴浓度为1.9×1019cm-3,电阻率较低,通过原子力显微镜观察到粗化的样品表面有很多圆丘,其均方根粗糙度是所有样品中最高的,综合粗化的表面和优化电学特性的p-InGaN接触层的LED光功率提高23%。

关键词: Mg掺杂InGaN , 金属有机物化学气相淀积 , 原子力显微镜 , X射线双晶衍射

AlInGaAs/AlGaAs应变量子阱增益特性研究

盖红星 , 李建军 , 韩军 , 邢艳辉 , 邓军 , 俞波 , 沈光地 , 陈建新

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2005.01.016

采用Shu Lien Chuang方法计算了AlInGaAs/AlGaAs应变引起价带中重、轻空穴能量变化曲线,在Harrison模型的基础上详细地计算了AlInGaAs/AlGaAs和GaAs/AlGaAs量子阱电子、空穴子能级分布并且进一步研究了这两种材料在不同注入条件下的线性光增益.进一步计算比较可以得出AlInGaAs/AlGaAs应变量子阱光增益特性要优于GaAs/AlGaAs非应变量子阱增益特性,因此AlInGaAs/AlGaAs应变量子阱半导体材料应用于半导体激光器比传统GaAs/AlGaAs材料更具优势.

关键词: 光电子学 , 应变量子阱 , 光增益 , AlInGaAs , 半导体激光器

高分子自组装掩膜的制备

邓琛 , 徐晨 , 徐丽华 , 邹德恕 , 蒋文静 , 戴天明 , 李晓波 , 沈光地

高分子材料科学与工程

利用高分子共混物的微相分离和白组装原理,采用溶液共混和旋转涂膜的方法制得聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯(PS/PMMA)高分子共混物薄膜,对薄膜经过再加工得到具有纳米微孔的PMMA薄膜,研究了对溶液进行超声处理的时间、PS/PMMA共混物溶液浓度、旋涂转速和试片表面对掩膜形貌的影响.以此PMMA薄膜为掩膜对GaP表面进行湿法腐蚀,得到一种蜂窝状的表面微结构,它能使发光二极管(LED)的光功率平均提高18%.

关键词: 高分子 , 自组装 , 微结构 , 发光二极管

隧道再生半导体激光器内部温度场的三维分布

张蕾 , 崔碧峰 , 段天利 , 马楠 , 郭伟玲 , 王智群 , 沈光地

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2008.04.015

针对隧道再生半导体激光器,建立了内部热源分布模型,利用有限元方法模拟计算了两有源区隧道再生半导体激光器瞬态和稳态三维温度分布.瞬态模拟结果表明,加电后几个s的时间内两个有源区的温升很小,在几个s到几十个ms的时间内温度上升很快,几百个ms以后温度达到稳态,与测量结果吻合.稳态模拟结果表明,稳态时温升集中在脊形电极内,靠近衬底的有源区温度始终高于靠近热沉的有源区的温度.沿腔长方向存在温差,在光反射腔面附近温度下降较快.芯片内最高温度出现在靠近衬底有源区的光出射腔面的脊形电极中心.

关键词: 半导体激光器 , 三维温度分布 , 瞬态 , 稳态 , 隧道再生

蒸发速率对ITO光学常数的影响

李天璘 , 朱彦旭 , 徐晨 , 高国 , 沈光地

功能材料

由于ITO具有复杂的微观结构和吸收机制,很难准确测量出它的光学常数.采用变入射角光度椭偏仪(VASE)建立了一套简单的拟合模型,成功拟合出ITO光学常数在可见光范围内随波长的变化关系.并在此基础上分析了电子束蒸发法蒸发速率对ITO薄膜光学常数的影响.根据Hall效应测量了ITO在不同蒸发速率下的载流子浓度,分析了ITO光学常数随蒸发速率增加而增加的机理.

关键词: ITO , 椭偏仪 , 电子束蒸发法 , 蒸发速率

GaAs-GaN键合界面热应力的电子背散射衍射研究

田彦宝 , 吉元 , 赵跃 , 吴迪 , 郭霞 , 沈光地 , 索红莉 , 周美玲

人工晶体学报

采用扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术,观察和分析了GaAs和GaN晶片热压键合的界面热应力和晶片键合质量.利用EBSD测量了GaAs-GaN键合界面的菊池花样质量、晶格转动、晶格错配和位错密度等应力敏感参数.结果表明,晶片键合质量良好,键合界面中心区域的热应力小于边缘区域的热应力.GaN层和GaAs层中的应力影响范围,在中心区域分别约为100 nm和300 nm,在边缘区域分别约为100 nm和500nm.EBSD显示的应力分布图与模拟应力场相似.模拟和计算表明,最大剥离应力和剪切应力分布在键合界面的边缘.剥离应力是导致晶片解键合的主要原因.

关键词: GaAs-GaN , 热应力 , 晶片键合 , 电子背散射衍射(EBSD)

具有渐变层半导体DBR的MOCVD外延制备

盖红星 , 邓军 , 廉鹏 , 俞波 , 李建军 , 韩军 , 陈建新 , 沈光地

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2006.03.009

应用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)制备了具有渐变层的半导体布拉格反射镜(DBR),分别是抛物线性、线性和突变结构的DBR.三种反射镜结构都设计为8个周期,通过白光反射谱测量突变DBR具有最大反射率.应用原子力显微镜对所制备的DBR表面形貌进行分析.结果表明,相同周期数情况下线性渐变DBR相对于其他两种结构粗糙度最小,具有良好的表面形貌,可以应用于垂直腔面发射激光器的研制.

关键词: 布拉格反射镜 , 金属有机化合物气相淀积 , 原子力显微镜 , AlGaAs