(11-02)r面蓝宝石生长的(112-0)a面氮化镓研究

自发极化和压电极化是氮化镓制作光电器件没有解决的问题,对非极性GaN材料的研究解决了极化现象．采用低温AlN作为缓冲层,在(11-02)r面蓝宝石和(0001)c面蓝宝石上分别生长了(112-0)非极性a面和(0001)极性c面GaN,用原子力显微镜和高分辨X射线衍射、光致发光谱比较了生长在r面蓝宝石上的a面GaN和c面蓝宝石上的c面GaN,a面GaN材料质量和c面GaN相差较大,在a面GaN上发现了三角坑的表面形貌,这和传统的c面生长的极性GaN截然不同．对a面GaN的缺陷形成原因进行了讨论,并且确定了三角坑缺陷的晶向．     

高性能氮化镓(GaN)基电子材料

技术开发单位中国科学院半导体研究所技术简介该材料采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法,在蓝宝石或碳化硅衬底上外延生长高性能GaN基电子材料,为《军用技术转民用推广目录(2012年度)》中微电子与电子信息领域的重点推荐项目。     

图形蓝宝石衬底GaN基发光二极管的研制

采用抗刻蚀性光刻胶作为掩膜,并利用光刻技术制作周期性结构,进行ICP干法刻蚀C面(0001)蓝宝石制作图形蓝宝石衬底(PSS);然后,在PSS上进行MOCVD制作GaN基发光二极管(LED)外延片;最终,进行芯片制造和测试。PSS的基本结构为圆孔,直径为3μm,间隔为2μm,深度为864 nm,呈六角形分布。与同批生长的普通蓝宝石衬底(CSS)GaN基LED芯片相比,PSS芯片的光强和光通量比CSS分别提高57.32%和28.33%(20 mA),并可减小芯片的反向漏电流,且未影响芯片的波长分布和电压特性。     

碳化硅异质外延薄膜生长及表面缺陷研究

讨论了引入Ⅲ-V族氮化物为蓝宝石与碳化硅中间的缓冲层，用常压气相外延手段在蓝宝石/Ⅲ-V族氮化物复合衬底上异质外延碳化硅薄膜的过程，在C面（0001）蓝宝石上成功地生长出Sic薄膜，扫描电子显微镜显示薄膜表面连续，光滑，证明良好的氮化物缓冲层对碳化硅薄膜异质生长具有重要的意义，同时在表面发现直径为1-10μm的六角形缺陷，对缺陷面密度与工艺参数的关系进行了分析，并对缺陷产生的机理进行了探讨，认为反应产生物的腐蚀是产生六角形缺陷的来源。     

GaN厚膜翘曲应力特性

基于GaN厚膜在蓝宝石基底上外延生长过程中膜厚方向的晶格常数从界面到膜表面呈现弛豫特征的实验结果,建立了一个描述膜厚方向的正应变的力学模型,称为"弛豫模型",进而计算和讨论了GaN膜边缘处的应力和应变沿膜厚方向的变化,GaN和基底界面处的应力在面内的变化以及中心处的应力和应变沿膜厚方向的变化.     

基于AlGaN/GaN HEMT结构的ZnO纳米线感光栅极光电探测器

在传统的采用ZnO薄膜的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor, HEMT)光电探测器件中，存在光吸收、光电转换效率低，光电流小等诸多局限.为改善上述问题，基于AlGaN/GaN HEMT结构，提出并成功制备了一种ZnO纳米线感光栅极光电探测器.实验中首先通过水热法将ZnO纳米线成功制备到Si衬底材料及AlGaN/GaN HEMT衬底材料上，并利用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)仪、扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、光致发光(photo luminescence, PL)光谱仪等仪器进行了一系列测试.结果表明，生长在AlGaN/GaN HEMT衬底材料上的ZnO纳米线具有更低的缺陷密度、更好的结晶度和更优异的光电特性.然后，将ZnO纳米线成功集成到AlGaN/GaN HEMT器件的栅极上，制备出具有ZnO纳米线感光栅极的AlGaN/GaN HEMT紫外光电探测器.将实验中制备出的具有ZnO纳米线感光栅极的AlGaN/GaN HEMT器件与常规的...     

铁电薄膜平均极化性质的研究

应用Ginzburg-Landau-Devonshire(G-L-D)理论,研究由两种铁电材料组成的铁电双层膜系统的极化性质.通过引入的两个参量:参量α(描述铁电双层膜系统中两种铁电体的物理性能差异)和参量γ(描述铁电双层膜系统两种铁电体相变温度的差异),研究了不同的表面过渡层和双层膜系统厚度的条件下,铁电双层膜系统平均极化随这两个参量的变化情况.研究表明:参量α增大时,铁电双层膜系统的平均极化随之增大.当α取固定值时,平均极化随双层膜厚度L、表面自由能随位置变化的速度λ增大而增大;随着表面过渡层厚度Ls的增大而减小.参量γ增大时,铁电双层膜系统的平均极化减小.当参量γ取固定值时,平均极化随着表面过渡层厚度Ls的增大而减小;随着参量α、双层膜厚度L、表面自由能随位置变化的速度λ的增大而增大.     

喷淋头高度对AlGaN生长的影响

采用GaN材料常用的生长设备金属有机化合物气相沉积(MOCVD)系统,以蓝宝石为衬底,在GaN上沉积Al GaN薄膜。通过调整MOCVD中喷淋头与基座间的距离,探讨喷淋头高度对AlGaN薄膜生长的影响。选择4个喷淋头高度生长样品,利用金相显微镜、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)对样品进行表征。实验结果表明,在一定范围内,随着喷淋头高度增大,样品表面平滑粗糙度减小,由XRD测试可得此时晶体质量也变好,Al组分线性减少;但继续增大喷淋头高度时,导致预反应过多,Al组分更少,且表面粗糙度增大。     

GaN基LED与Si键合技术的研究

采用金属键合技术结合激光剥离技术将GaN基LED从蓝宝石衬底成功转移到Si衬底上。利用X射线光电子谱(XPS)研究不同阻挡层对Au向GaN扩散所起的阻挡作用,确定键合所需的金属过渡层。利用多层金属过渡层,在真空、温度400℃和加压300 N下实现GaN基LED和Si的键合,通过激光剥离技术将蓝宝石衬底从键合结构上剥离下来,形成GaN基LED/金属层/Si结构。用金相显微镜及原子力显微镜(AFM)观察结构的表面形貌,测得表面粗糙度(RMS)为12.1 nm。X射线衍射(XRD)和Raman测试结果表明,衬底转移后,GaN基LED的结构及其晶体质量没有发生明显变化,而且GaN与蓝宝石衬底间的压应力得到了释放,使得Si衬底上GaN基LED的电致发光(EL)波长发生红移现象。     

不同晶面应变纤锌矿GaN/AlN量子阱的价带结构理论研究

为深刻理解应变异质结量子阱结构的物理性质,帮助改进基于宽禁带氮化物半导体器件的设计,本文基于六带应力相关的k·p哈密顿量与自洽薛定谔-泊松方程建立了在场约束效应下极性(0001)、半极性(10■2)及非极性(10■0)晶面的纤锌矿GaN/AlN量子阱价带子带模型,并给出了不同晶面GaN/AlN量子阱在双轴和单轴应力作用下的子带能量色散关系。根据应力对量子阱价带结构的影响,对应力与空穴有效质量之间的微观物理关系进行了综合研究。结果表明,价带结构对晶体取向的改变有很大的依赖性。双轴应力对有效质量的改善效果不大,然而单轴压缩应力通过降低垂直沟道方向的能量使低有效质量区域获得更多的空穴,从而有效降低空穴有效质量,且在不同晶面的结构中都减少了约90%。     

AlN/Al2O3(0001)薄膜生长与吸附的表面界面结构研究

针对氮化铝异质薄膜的制备,构建了两种AlN/Al2O3(0001)材料生长模型,采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对α-Al2O3(0001)表面吸附AlN进行了模拟计算。分析了AlN在表面的吸附位置及其表面界面结构,发现AlN相对具有氧六角对称结构的最近邻的表面Al—O键发生了30°的偏转,稳定的化学吸附消除了吸附前表面Al—O层的驰豫,从而有利于AlN薄膜的铅锌矿结构的形成。     

Nd_(0.6-x)BaxSr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)-30%Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)复合阴极材料的制备及性能表征

采用溶胶-凝胶法制备了Nd0.6-xBaxSr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,NBSCF)粉体与电解质粉体Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC).利用X射线衍射仪、热膨胀仪分别对材料的晶体结构和烧结陶瓷体的热膨胀系数(TEC)进行表征.以不同组分的NBSCF-30%SDC为复合阴极,以SDC为电解质,用交流阻抗法测试了550～750℃范围内对称电极的极化电阻.结果表明,合成的NBSCF粉体均形成了单相正交钙钛矿结构.随着Ba含量的增加,材料的热膨胀系数增大,复合阴极的极化电阻减小.当x=0.20时,NBSCF-30%SDC复合阴极的极化电阻最小,750℃时为0.032Ω.cm2.     

聚醚醚酮表面张力的测定

本文用调和平均法(Harmonic Mean Method)测定了固态PEEK的表面张力(γ_s=3.92×10~(-2)N/m),同时测定了极性部分对此表面张力的贡献γ_S~P=4.80×10~(-3)N/m)和非极性部分的贡献(γ_S~d=3.44×10~(-2)N/m)。为PEEK制成品的粘合剂的选择以及PEEK与其它材料共混相容性的预测提供了基本数据。     

金红石TiO2薄膜的生长及性能研究

采用PLD方法分别在GaN和AlGaN/GaN基片上生长金红石TiO2(200)薄膜.XRD和AFM分析结果表明:当基底温度为600°C时,在GaN基片上生长的金红石TiO2(200)衍射峰表现明显和尖锐,薄膜表面形貌均匀平整,说明在该条件下制备出TiO2薄膜具有更好的结晶度.用TEM对薄膜界面特征进一步分析观测,TiO2薄膜晶格条纹清晰,薄膜与基底的界面清晰整齐.结果表明,在GaN基底上成功生长金红石型TiO2薄膜.     

工业铜单晶线材浸蚀蚀坑的研究

对工业铜单晶线材用不同浸蚀剂,浸蚀时间,材料晶体取向等方面进行了浸蚀试验.结果表明,在氯化铁盐酸溶液中仅当配比为20 g(FeCl3)∶5 ml(HCl)∶100 ml(H2O)时会有蚀坑产生;蚀坑密度(EPD)随试样浸蚀时间和试样的变形量的增加而增大,当达到一定程度时会趋于饱和;铜单晶线材中(111)面EDP值高于(100)面;经过扫描电镜观察,判定该蚀坑为位错蚀坑.铜单晶线材中位错蚀坑密度与材料浸蚀时间,变形量以及晶体学取向有关.     

(110)和(002)择优取向ZnO薄膜的制备及光学性能研究

运用射频溅射法在Si和LaNiO3/Si衬底上分别制备了高度(002)和(110)取向的ZnO薄膜.通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征,发现ZnO/LaNiO3/Si薄膜的(110)取向度高达96%,ZnO/Si薄膜为(002)择优取向,两种薄膜表面均致密平整,晶粒尺寸小于80nm.光致发光结果表明,ZnO/LaNiO3/Si薄膜的光致发光峰主要为带边发射的紫外光,而ZnO/Si薄膜的光致发光峰主要为过量氧导致的缺陷引起的缺陷发光峰.因此,采用LaNiO3薄膜作为ZnO在Si衬底上生长的过渡层,能够有效抑制缺陷发光,改善ZnO薄膜的发光性能.     

缓冲层对外延生长GaN薄膜性能的影响

用分子束气相外延生长(MBE)法,通过改变缓冲层AIN的生长时间沉积GaN薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱仪(Raman Spectroscropy),测试GaN薄膜的应力、平整度、粗糙度、晶体质量.研究了不同生长时间的缓冲层对GaN薄膜性能的影响,结果发现:生长30...     

蓝宝石衬底上AlGaN/GaN异质结的制备及性能研究

为了研究用MOCVD在蓝宝石衬底上制备的AlGaN/GaN异质结的性能,分别在成核温度为580℃和600℃的非故意掺杂GaN模板上制备了Al0.30Ga0.70N/GaN异质结构,并用光学显微镜和HRXRD等测试设备对其进行了表征,结果表明:与580℃的成核温度相比,在成核温度为600℃的非故意掺杂GaN模板上制备的A...     

非化学计量(La_(0.6)Sr_(0.4))_xCo_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)阴极材料的制备与性能

采用溶胶凝胶法制备(La_(0.6)Sr_(0.4))_xCo_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(x=0.95,0.97,1.00,1.03,1.05)系列阴极材料。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和微观形貌进行表征,交流阻抗谱(EIS)测试样品的导电性能。结果表明,样品经750℃烧结3h形成斜方钙钛矿结构,A位非化学计量可明显降低阴极的极化电阻。在700℃时,x=1.05的样品界面极化电阻为0.086 3Ω·cm2,相比x=1.00的样品降低了50%,(La_(0.6)Sr_(0.4))_xCo_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)材料是一种电化学性能较为优良的中温固体氧化物燃料电池阴极材料。     

五倍子提取物非酚性成分对大鼠根面龋抑制作用的实验研究

中药五陪子能够有效预防和治疗龋齿,但其抗龋活性成分和机制尚待研究.本实验应用不同剂量五倍子大极性非酚性成分处理根面龋大鼠模型,Bowen记分法评价实验动物根面龋情况,ELISA法检测大鼠龈沟液内基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的表达变化.结果发现1 mg/mL及2mg/mL五倍子处理组第一磨牙根面龋记分及龈沟液内MMP-9含量均显著低于蒸馏水处理组和0.5 mg/mL五倍子处理组(P0.01),与氟化钠处理组间无显著性差异(P0.05),且两组间比较无显著性差异(P0.05).说明五倍子大极性非酚性物质能够通过抑制龋齿饮食大鼠龈沟液内MMP-9表达以抑制根面龋进展,最佳浓度为1 mg/mL.