(1102)γ面蓝宝石生长的(1120)α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AIN作为缓冲层,在(1102)γ面蓝宝石和(0001)с面蓝宝石上分别生长了(1120)非极性α面和(0001)极性с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γ面蓝宝石上的α面GaN和с面蓝宝石上的с面GaN,α面GaN材料质量和с面GaN相差较大,在α面GaN上发现了三角坑的表面形貌,这和传统的с面生长的极性GaN截然不同.对α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。     

NaY(WO4)2晶体生长与开裂分析

本文采用Cz法生长NaY(WO4)2晶体.研究了钨酸钇钠晶体的生长工艺,给出晶体生长的最佳工艺参数为拉速1-2mm/h,转速为10-18r/min,冷却速率为18℃/h,轴向温度梯度为液面上0.7-1℃/mm.大量实验表明,晶体开裂主要是由热应力引起的.热应力引起的开裂除了沿解理面方向外,还由于各方向上热膨胀系数不同,而表现为横向层状的断裂(偏c轴方向生长)和纵向断裂(偏a轴方向生长)两种形式.因此可通过设计合理而稳定的温场、选择最佳工艺参数及退火处理等方法,减少热应力引起的晶体开裂.     

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%。     

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。     

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.     

关于S_3~1插值(Ⅰ)

设D是矩形[a,b](?)[c,d],Δ_(mn)~(2)是它的Ⅱ-型三角剖分,本文是继续作者[1]的工作,讨论S_3~1(Δ(mn)~(2))的插值及逼近性质。     

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.     

Enhancement of optical characteristic of InGaN/GaN multiple quantum-well structures by self-growing air voids

InGaN/GaN multiple quantum-well(MQW) structures with a wavelength range of green were successfully grown on a c-plane GaN template with SiO_2 stripe patterns along the [11-20] and [1-100] directions as a mask. The surface morphologies of both samples were investigated using scanning electron microscopy and demonstrated anisotropic growth characteristics of GaN. The optical characteristics were investigated using Raman spectra and photoluminescence(PL). The InGaN/GaN MQW structure grown on the GaN template with SiO_2 stripes along the [1-100] orientation exhibited less stress and higher PL intensity.Transmission electron microscopy results indicated that portions of MQWs were grown on an inclined semipolar plane, and air voids occurred only when the direction of the mask stripe was along the [1-100] orientation. The enhancement of the optical characteristic was due to the air-void structure and inclined semipolar quantum-well sidewalls.     

ZnWO4单晶衬底制备ZnO薄膜的发光性能

以Zn(CH_3COO)_2·2H_2O为反应的前驱体,采用溶胶一凝胶法在ZnWO_4单晶衬底上制备出了具有良好光学特性的ZnO薄膜．通过理论计算和实验论证分析了ZnWO_4单晶作为制备ZnO薄膜的衬底材料的可行性．结果表明,ZnWO_4晶体的a晶面与ZnO晶体的c晶面晶格匹配很好,最佳方位晶格失配率只有0．83％,是制备ZnO薄膜的优良衬底．用波长325 nm光激发,薄膜在396 nm有较强的荧光发射．     

基于RHEED图像外延GaN基薄膜表面晶格演变分析

通过阐述外延薄膜进行原位监测的反射高能电子衍射(RHEED)以及RHEED图像的条纹或点阵与GaN基薄膜表面形貌的关系,提出了基于RHEED图像分析外延GaN基薄膜晶体结构演变情况,从衬底α-Al2O3的氢氮等离子体清洗、氮化、生长缓冲层以及生长外延层进行具体的分析、比较和演算.结果表明衬底在清洗前后表面晶格常数基本保持一致,对于氮化层、缓冲层以及外延层情况,表面原子层处于应变状态.     

Si(100)上Ge_(1-x)C_x合金薄膜的CVD外延生长

用化学气相淀积生长方法,以乙烯为碳源、锗烷为锗源,在Si(100)衬底上外延生长出了C组分达3%的Ge1-xCx合金薄膜,研究表明随着生长温度和乙烯分压的提高均可导致Ge1-xCx薄膜中碳组分的增加;X射线衍射测量显示随着C组分的增加合金薄膜晶格常数不断减小,这表明外延薄膜中的C原子主要以替位式存在。红外吸收谱的测量结果显示Ge1-xCx合金的禁带宽度随着C组分的增加而线性增加,从0 67eV到0 87eV,与理论相符,说明碳的掺入有效地调节了禁带宽度。另外拉曼光谱显示Ge1-xCx合金在387cm-1出现一新峰,该峰是Ge1-xCx薄膜中的Ge在K点的双声子振动引起的。     

Influence of growth pressure of a GaN buffer layer on the properties of MOCVD GaN

GaN based III-nitrides are one of the most promising wide band gap semiconductors for the fabrication of optoelectronic devices emitting in the green-ultra-violet range and high-temperature, high-speed electronic devices, because these compounds have wide and direct energy band-gap[1]. Although a lattice-matched substrate is difficult to obtain, -Al2O3 has been successfully used as the substrate to grow GaN film by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD). GaN grown on sapphire cont…     

Role of lateral growth on the structural properties of high temperature GaN layer

The role of lateral growth on the structural properties of high temperature(HT) GaN epitaxial layer has been investigated by means of transmission electron microscopy(TEM) and X-ray diffraction(XRD).Variations of the lateral growth rate of HT GaN in metal-organic chemical vapor deposition(MOCVD) can be obtained by changing the V/Ⅲ ratio.It is found that under higher lateral growth rate,dislocation is easier to bend into subgrains away from c axis,and the position where bend occurs is closer to the buffer la...     

5-(4-磺酸钠苯基偶氮)-8-(对-甲苯磺酰氨基)喹啉的合成及其分析应用

合成了一种光度荧光新试剂,5-(4-磺酸钠苯基偶氮)-8-(对-甲苯磺酰氨基)喹啉(SPTSQ),其结构经红外光谱、热重分析和元素分析确证.研究了试剂及其与金属离子的显色反应和荧光反应特性.建立了一种简单、灵敏、快速、选择性的光度测定铜的新方法.在阳离子表面活性剂溴化十六烷基三甲铵存在下,SPTSQ与Cu(Ⅱ) 形成2∶1的紫红色络合物,其最大吸收峰位于585 nm,铜在0～0.8 μg·mL-1浓度范围内符合比尔定律.摩尔吸光系数和桑德尔灵敏度分别为8.5×104 L·mol-1·cm-1和0.000 75μg·cm-2.研究了不同离子的干扰,该法已用于粗铅和合金样品中微量铜的测定.     

24~30 GHz GaN HEMT单片集成单刀双掷开关

本文研究了一种基于100 nm氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺设计的24～30 GHz单片集成单刀双掷(SPDT)开关.该开关采用1/4波长微带线并联HEMT开关器件的结构,通过采用两级并联HEMT实现低插入损耗同时获得更好的隔离度.测试结果显示,在24～30 GHz的5G毫米波频段内以及0/-5 V的控制电压下,该开关的插入损耗低于1.5 dB,隔离度优于28 dB,输入功率1 dB压缩点大于27 dBm.测试结果能够很好地验证仿真结果.     

1-氯甲基-1,2,4-三唑盐酸盐的合成

1-氯甲基-1,2,4-三唑盐酸盐是合成三唑类农药的一个重要中间体.以1H-1,2,4-三唑,多聚甲醛,氯化亚砜为原料经过羟甲基化、氯化反应得到1-氯甲基-1,2,4-三唑盐酸盐.该研究对文献报导的方法进行了探索和改进.实验发现,在合成1-羟甲基-1,2,4-三唑时,不必采用溶剂,在催化剂三乙胺的存在下,1H-1,2,4-三唑与多聚甲醛直接反应结果理想.在合成1-氯甲基-1,2,4-三唑盐酸盐时,先采用适当溶剂如三氯甲烷溶解1-羟甲基-1,2,4-三唑,然后向其中缓慢滴加氯化亚砜.采用该方法明显降低了氯化亚砜的挥发,减少了原料损失,使操作条件更温和,并提高了反应收率.合成总收率达92.3%.     

2-(2-氨基-4-噻唑基)-2-[[(Z)-(叔丁氧基羰基)-甲氧基]亚氨基]乙酸2-苯并噻唑硫酯的合成

由(Z)-2-氨基-α-[[(2)-(叔丁氧基)-氧代乙氧基]亚氨基]-4-噻唑乙酸(简称ADTAC)和2,2′-二硫联二苯并噻唑(DM)合成了2-(2-氨基-4-噻唑基)-2-[[(Z)-(叔丁氧基羰基)-甲氧基]亚氨基]乙酸2-苯并噻唑硫酯,其合成的较佳条件是:n(ADTAC)∶n(DM)∶n(N-甲基吗啉)∶n(亚磷酸三乙酯)=1.0∶2.0∶1.4∶2.4,反应温度0~15℃,亚磷酸三乙酯滴加时间为2~4 h,保温时间约为1 h。在此条件下,产品产率约70%,产品中标题产物的质量分数约100%(相对于标样),熔点140~142℃。