熔体外延法生长截止波长8～12μm InAs1-xSbx单晶的透射光谱

用熔体外延法在InAs衬底上成功地生长了截止波长为8～12mm的InAs1-xSbx单晶.用红外光谱仪测量了样品的透射光谱.提出了组分微观分布函数的概念,并计算了InSb单晶和3种不同组分InAs1-xSbx样品的透射光谱.结果表明,实验测得的样品截止波长与计算得到的数据基本一致,从而证实了熔体外延法生长的InAs1-xSbx单晶的禁带宽度变窄现象,并认为组分微观分布的不均匀性可能影响Ⅲ-Ⅴ族混晶的能带结构.     

用熔体外延法生长的截止波长10μm以上的InAsSb单晶

用熔体外延法,在液相外延系统中,在InAs衬底上成功地生长出了截止波长为11μm的InAsSb单晶.虽然使用液相外延设备,但熔体外延具有不同于液相外延等常规晶体生长方法的创新生长工艺.红外傅里叶光谱测量证明InAsSb材料的截止波长超过10μm.X射线衍射光谱揭示InAsSb外延层具有相当完美的晶体取向结构,且与InAs衬底取向一致,均为(100)方向.霍尔测量结果给出295K下,InAsSb的电子迁移率为4.75×104cm2/Vs,截流子浓度为3.61×1016cm-3;77K下电子迁移率为2.86×104cm2/Vs,载流子浓度为1.50×1016cm-3.数据显示这种材料具有研制新型探测器的良好前景.     

截止波长12μm的InAs0.04Sb0.96/GaAs的熔体外延生长及特性研究

用熔体外延(ME)法在半绝缘(100)GaAs衬底上成功生长出了截止波长为12 μm的InAs0.04Sb0.96外延层.傅立叶变换红外(FTIR)透射光谱揭示,InAsSb合金的禁带宽度被强烈变窄.通过分析InAs0.04Sb0.96外延层载流子浓度的温度依存性表明,其室温禁带宽度为0.105 5 eV,与透射光谱测得的数值很好地一致.通过测量12～300 K的吸收光谱,研究了InAs0.04Sb0.96/GaAs的禁带宽度的温度依存性.霍尔测量得出300 K下样品的电子迁移率为4.47×104 cm2/Vs,载流子浓度为8.77×1015 cm-3;77 K下电子迁移率为2.15×104 cm2/Vs,载流子浓度为1.57×1015 cm-3;245 K下的峰值迁移率为4.80×104 cm2/Vs.     

熔体外延法生长的截止波长12 μm的InAs0.04Sb0.96的电学性质

用Van der Pauw法研究了熔体外延(ME)法生长的截止波长为12 μm的InAs0.04Sb0.96单晶电学性质,测量了其电学性质随温度的变化,结果为300 K时,n＝2.3×1016 cm-3,μ＝6×104 cm2/Vs;200 K时,n＝1×1015 cm-3,μ＝1×105 cm2/Vs.分析了石墨舟和石英舟中生长的外延材料不同的电学特性及其散射机理.结果表明,电离杂质散射控制所有样品在低温时的电子输运过程,而高温时材料的电子迁移率主要由极性光学声子的散射过程决定;C的沾污对石墨舟中生长的InAs0.04Sb0.96单晶在200 K以下的电子迁移率有明显的影响.     

Hg1-xCdxTe外延薄膜表面对红外透射光谱的影响

利用傅里叶红外光谱仪测量液相外延生长的Hg1-xCdxTe薄膜,发现未经腐蚀的原生薄膜材料红外透射光谱经本征吸收后有吸收边倾斜并伴有透射比值偏低的现象.对红外透射光谱的影响因素进行了分析,用扫描电子显微镜、电子探针及轮廓仪对样品表面腐蚀前后进行测试,结果表明腐蚀前后Hg1-xCdxTe薄膜表面(深度约1μm)汞含量和表面平整度的差别是导致这一现象的主要原因.运用带-带尾态之间的跃迁理论及表面散射对这一现象进行了解释.     

波长范围为1～3μm的红外探测器相对光谱响应特性的测量

主要介绍了波长范围为1～3μm的红外探测器相对光谱测量。通过对7、8谱段(被测探测器的名称)的红外探测器的测试,详细介绍了短波器件相对光谱响应特性的测量方法和G因子的计算方法。     

Hg1-xCdxTe外延薄膜表面对红外透射光谱的影响

利用傅里叶红外光谱仪测量液相外延生长的Hg1-xCdxTe薄膜,发现未经腐蚀的原生薄膜材料红外透射光谱经本征吸收后有吸收边倾斜并伴有透射比值偏低的现象.对红外透射光谱的影响因素进行了分析,用扫描电子显微镜、电子探针及轮廓仪对样品表面腐蚀前后进行测试,结果表明腐蚀前后Hg1-xCdxTe薄膜表面(深度约1μm)汞含量和表面平整度的差别是导致这一现象的主要原因.运用带-带尾态之间的跃迁理论及表面散射对这一现象进行了解释.     

8～14μm红外光谱辐射计的研制

本文介绍了８～１４μｍ红外光谱辐射计的组成及工作原理,分析了红外光谱辐射计信号处理方法。本辐射计采用了低噪声自动变换增益的放大电路加温度补偿修正以及高速、高精度信号采集、数字滤波处理等先进技术进行设计,其各项指标均达到了设计要求,是一部性能优良的红外光谱辐射计量设备。     

0.5～22μm宽光谱ZnSe单晶窗口制备

采用电阻加热水平物理输运法对生长ZnSe晶体的原料进行提纯,使其纯度达到5N(99.999%).利用Bridgman单晶生长方式生长ZnSe晶体,所得晶体尺寸为φ35 mm×100 mm.在对晶体性能进行分析后,寸晶体进行切割、研磨、抛光,获得粗糙度为光学四级的晶体器件.晶体抛光后未镀膜,在0.5～22μm的波艮范围,平均透过率达到60%以上.晶体镀膜后,在波长为10.6μm处的透过率可达98%以上.     

1.5μm波段硅基金属光栅单向透射的研究

为了在硅衬底上制作全光逻辑元件,实现1.5μm波长的单向透射性,设计了一种基于硅衬底的复合金属光栅,利用光子在不同方向上入射到金属光栅表面时,耦合成表面等离子体的条件不同,通过FDTD数值仿真和优化,通过对光栅结构的优化和调节复合光栅的参数,实现了在1.5μm波段单向透射,正向入射光的透射率可达39%,对应的透射对比率可达9.4。这一研究成果可以应用于全光逻辑回路和全光二极管的设计。     

用液相外延法生长3～7μm波段InAs/InAs1-ySby及其光学和电学性质

用液相外延(LPE)法在InAs衬底上生长了3～7μm波段的InAs1-ySby外延层,研究了外延多层的组份与禁带宽度和晶格常数的关系。用光学显微镜、傅立叶变换红外(FTIR)透射、光荧光(PL)谱测试以及偏振光椭圆仪研究了外延材料的光学特性。电学性质是将计算值与实测有效霍尔(Hall)参数的厚度关系拟合得到的。结果表明,本文生长的材料在中红外光伏型探测器上具有良好的应用前景。     

HgCdTe液相外延材料组分分布的红外透射光谱评价技术

对红外透射光谱法测定HgCdTe液相外延材料纵向组分分布技术进行了深入的研究.红外透射光谱的理论计算采用了王庆学提出的组分分布模型,并考虑了光穿越组分梯度区时产生的干涉效应.通过测量同一样品在不同外延层厚度下的一组红外透射光谱,该方法的有效性得到了实验验证.进一步对组分模型中参数(即外延总厚度、组分互扩散区厚度、材料表面组分和HgCdTe层组分梯度)的拟合方法进行了讨论,并确定了各拟合参数的拟合精度.结果显示,该方法可作为测定HgcdTe液相外延材料组分特性的一种有效的测试评价技术.     

HgCdTe液相外延材料组分分布的红外透射光谱评价技术

对红外透射光谱法测定HgCdTe液相外延材料纵向组分分布技术进行了深入的研究.红外透射光谱的理论计算采用了王庆学提出的组分分布模型,并考虑了光穿越组分梯度区时产生的干涉效应.通过测量同一样品在不同外延层厚度下的一组红外透射光谱,该方法的有效性得到了实验验证.进一步对组分模型中参数(即外延总厚度、组分互扩散区厚度、材料表面组分和HgCdTe层组分梯度)的拟合方法进行了讨论,并确定了各拟合参数的拟合精度.结果显示,该方法可作为测定HgcdTe液相外延材料组分特性的一种有效的测试评价技术.     

液相外延生长Hg_（1－x）Cd_xTe薄膜及其特性分析

报道了用液相外延技术生长Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ薄膜的工艺及分析薄膜特性的方法．结果表明Ｈｇ气压、过冷度、降温速率及退人条件等因素对波相外延薄膜的性能有很大影响．由Ｘ射线双晶回摆曲线可定量分析点阵失配度及外延层的组份，由红外透射光谱确定外延层组份的纵向分布．     

外延生长的Gd掺杂CeO2薄膜内位错的透射电子显微学表征

利用脉冲激光沉积（ pulsed laser depositon, PLD）方法在YSZ（ Y2 O3 stabilised zirconia）单晶衬底上外延生长了Gd掺杂的CeO2薄膜（gadolinium doped CeO2,GDC）。利用透射电子显微镜（TEM）对GDC／YSZ界面以及GDC薄膜内部的位错结构进行了表征。实验发现,界面处存在周期性分布的失配位错,界面失配主要通过失配位错释放。 GDC薄膜内部存在两种不同的位错,其中一种为纯刃型位错,另外一种为混合型位错。     

气源分子束外延生长的InAs/InP(100)量子点激光器

利用气源分子束外延(GSMBE)技术,在InP(100)衬底上生长InAs量子点激光器.有源区包含5层InAs量子点,每层量子点的平均尺寸是2.9 nm和76 nm,面密度在1010 cm-2左右,势垒层为InGaAsP.室温下量子点的光致发光中心波长在1.55 μm,发光峰半高宽为108 imeV.通过化学湿法腐蚀制备双沟道8μm宽脊条激光器,在20℃连续波工作模式下,腔长为0.7 mm的激光器的阈值电流为143 mA(2.5 kA/cm2),器件的激射中心波长在1.55 μm.由于量子点尺寸的非均匀性,在大电流注入,激光器的激射谱展宽.器件单端面最大输出功率为27 mW,功率斜率效率为130 mW/A.     

用室温红外透射谱研究Hg_（1－x）Cd_xTe外延薄膜的组份分布

根据Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ本征吸收系数的经验公式及Ｈｏｕｇｅｎ模型，建立了一种用室温红外透射谱研究Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ外延薄膜组份均匀性的方法，用这种方法检测了ＬＰＥ、ＭＢＥ、ＭＯＣＶＤ薄膜的组份分布，并与二次离子质谱（ＳＩＭＳ）测量结果进行了比较     

Hg1—xCdxTe的远红外透射光谱与晶格振动

采用傅里叶变换红外光谱仪，在４．２～３００Ｋ、２０～３５０ｃｍ－１范围测量了Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ的远红外透射光谱，研究了剩余射线吸收带两侧样品的吸收行为．除了单声子及双声子模外，还观察到杂质能级和由杂质导致的振动模     

1.3μm自组织InGaAs/InAs/GaAs量子点激光器分子束外延生长

报道了分子束外延生长的1.3μm多层InGaAs/InAs/GaAs自组织量子点及其室温连续激射激光器.室温带边发射峰的半高宽小于35meV,表明量子点大小比较均匀.原子力显微镜图像显示,量子点密度可以控制在(1～7)×1010cm-2范围之内,而面密度处于4×1010cm-2时有良好的光致发光谱性能.含有三到五层1. 3μm量子点的激光器成功实现了室温连续激射.     

液相外延HgCdTe薄膜组分均匀性对红外透射光谱的影响

用多层模型和膜系传递矩阵计算了HgCdTe/CdZnTe外延薄膜的红外透射光谱,结果表明组分扩散区主要影响透射光谱的干涉条纹和透射率小于10%的区域,而组分梯度区则影响吸收边斜率.横向组分波动也将影响透射光谱的吸收边斜率,当组分均方差小于0.005时,横向组分波动对透射光谱影响可以忽略.用新的组分分布模型计算了HgCdTe/CdZnTe液相外延薄膜的理论透射光谱,并运用非线性二乘法使理论曲线能够很好地与实验结果吻合,从而获得了更加可信的HgCdTe外延薄膜的纵向组分分布和厚度参数.