超晶格雪崩光电二极管

已经提出了几种可以提高载流子离化率比的超晶格雪崩光电管:量子阱雪崩光电管、台阶型雪崩光电管和掺杂量子阱雪崩光电管。这几种器件都主要是利用异质界面带隙突变导致的电子离化几率相对于空穴离化几率的显著增大,从而可以获得低的雪崩噪声和高的增益—带宽乘积。本文概述了这几种器件的结构、工作原理以及结构参量对器件性能的影响。     

超晶格雪崩光电二极管

报道了超晶格雪崩光电二极管的工作原理,结构,特性及其制造工艺。     

超晶格插入层对Si基上GaN薄膜位错密度的影响

为了降低MOCVD外延生长Si基GaN的缺陷密度,尝试引入超品格插入层.界面突变的超晶格插入层能有效地阻挡由缓冲层延伸出来的位错.即使超晶格本身也产生位错,但位错的产生率比阻挡率低,所以超晶格总体起阻挡作用,可以减少后续生长的 HT-GaN(高温氮化镓)的位错密度.研究了超晶格厚度对 HT-GaN 的位错密度的影响.比较了超晶格厚度不同的3个样品,并采用高分辨双晶X射线衍射(DCXRD)对CaN进行结晶质量的分析,分别用 H3PO4 H2SO4 混合溶液和熔融 KOH 对样品进行腐蚀并用扫描电子显微镜(SEM)对腐蚀的样品进行观察.用 H3PO4 H2SO4 腐蚀过的样品比用KOH 腐蚀过的样品的位错密度大,进一步验证了之前有报道过的 H3PO4 H2SO4 溶液同时腐蚀螺位错和混合位错而 KOH只腐蚀螺位错.分析结果表明.引入适当厚度的超晶格插入层,可以有效地降低后续生长的 GaN 的位错密度.     

超晶格雪崩光电二极管

报道了超晶格雪崩光电二极管的工作原理、结构、特性及其制造工艺。     

开放型周期轨道与超晶格的位错运动行为

在经典力学框架内和Seeger方程基础上,引入正弦平方势,把位错运动方程化为具有外力矩的摆方程。导出了弯结的形成能、弯结宽度、密度以及系统的激活能和弯结对的临界距离等物理量。指出位错在滑移面内的运动可视为弯结沿位错线的迁移与垂直方向的势垒翻越组成。     

超晶格与多层膜结构的位错强化机制

引入了强化系数描述多层膜结构的强化机制.强调了多层膜结构的强化是由于界面位错的约束和界面位错的聚集,而弱化则是由于层内位错做层间运动引起的.在经典力学框架内,把描述位错运动的Seeger方程化为带有固定力矩的摆方程.用Jacobian椭圆函数解析地刻划了扰动系统和无扰动系统的相平面特征;并在相空间密度均匀分布的假设下,利用相面积概念导出了多层膜结构的强化系数.结果表明,当层内应力场小于界面位错约束时材料被强化.     

形变超晶格的位错模型与粒子的退道效应

引入位错模型讨论粒子的退道效应.把超晶格的沟道偏折等效为位错引起的沟道弯曲,并对刃型位错的退道行为作了具体分析.利用正弦平方势,把粒子运动方程化为具有外力矩的摆方程,用能量法分析了系统的相平面特征,导出了系统的退道系数.     

形变超晶格的位错模型与粒子的退道效应

引入位错模型讨论粒子的退道效应.把超晶格的沟道偏折等效为位错引起的沟道弯曲,并对刃型位错的退道行为作了具体分析.利用正弦平方势,把粒子运动方程化为具有外力矩的摆方程,用能量法分析了系统的相平面特征,导出了系统的退道系数.     

Gaδ掺杂ZnSe超晶格的稳恒光电导效应

通过直接测量激光照射前后电阻随温度的变化关系,研究了Ｇａδ掺杂ＺｎＳｅ超晶格的稳恒光电导效应．被研究的两块样品都显示了稳恒光电导效应,其中一块样品稳恒光电导的淬灭温度为１２０Ｋ,另一块样品的淬灭温度接近２９０Ｋ．描述了对这类超晶格稳恒光电导现象的测量结果,讨论了掺杂过程对光电导淬灭温度的影响．     

正弦-高登方程与超晶格系统的相平面特征

在经典力学框架内,把Seeger方程化为广义的Sine-Gordon方程,从行波解出发,把Sine-Gordon方程进一步化为带有固定力矩的摆方程。用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地描述了系统的相平面特征。基于物理学的功能原理,提出了用能量法对系统进行分析,再借助相面积概念,引入能量释放系数进一步刻画了位错的能量释放机制。结果表明,由于晶格常数不匹配或外延条件不理想,在一定条件下位错聚集的能量是可以完成转移与释放的。     

p型InGaN/GaN超晶格N面GaN基LED的光电特性

随着氮(N)面GaN材料生长技术的发展,基于N面GaN衬底的高亮度发光二极管(LED)的研究具有重要的科学意义.研究了具有高发光功率的N面GaN基蓝光LED的新型结构设计,通过在N面LED的电子阻挡层和多量子阱有源层之间插入p型InGaN/GaN超晶格来提高有源层中的载流子注入效率.为了对比N面GaN基LED优异的器件性能,同时设计了具有相同结构的Ga面LED.通过对两种LED结构的电致发光特性、有源层中能带图、电场和载流子浓度分布进行比较可以发现,N面LED在输出功率和载流子注入效率上比Ga面LED有明显的提升,从而表明N面GaN基LED具有潜在的应用前景.     

超晶格分层与断裂的相平面分析

在经典力学框架内和位错线整体运动的假设下,把Seeger方程化为具有固定力矩的摆方程。引入相面积概念描述了位错的能量转移和释放机制,并导出了能量释放系数。分析表明,同宿轨道很难完成能量传递,周期轨道也不能实现大范围内的能量转移。但是,只要适当控制超晶格的生长温度和速度,就可实现系统能量的有效释放。     

n型4H-SiC材料中位错的电学特性研究

研究位错的电学特性对于研究器件可靠性具有重要意义.文章利用拉曼散射技术在室温条件下研究了n型4H-SiC材料中位错电学特性.结果表明:螺型位错(TSD)、刃型位错(TED)的电子浓度均高于无位错区,且TSD电子浓度高于TED.结合位错结构分析认为:TED中心的半原子面存在不饱和Si键,该键通过吸附电子使其饱和并达到稳定状态,因此TED中心俘获了比无位错区更多的电子;TSD结构中,位错区域原子间的拉应力导致该区域Si原子电负性增高,因而俘获电子形成比无位错区高的电子分布.     

超晶格中带电粒子的相干电磁辐射

指出了对周期介质加上周期变化的电场,可望获得时空周期变化的周期场;在这种场中运动的带电粒子表现出了人们预期的行为.对这种情况下的电磁辐射进行了讨论,并以掺杂超晶格为例进行具体分析.首先,在经典力学框架内和偶极近似下,把粒子的纵向运动方程化为广义摆方程;在小振幅近似下,把无扰动系统的摆方程进一步化为Duffing方程.用Jacobian椭圆函数和第一类椭圆积分严格地给出了粒子运动轨道和它的运动周期;讨论了粒子的辐射能量和辐射强度.结果表明,当超晶格的势阱深度为1 eV,为λp=100 nm,γ=104时,电子的辐射频率为8.85×1019,位于x-能区.     

超晶格量子阱沟道辐射的频率特征

预言了超晶格量子阱的沟道效应和沟道辐射,引入正弦平方势描述超晶格量子阱沟道粒子的运动行为,并在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为摆方程.用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地给出了系统的解和粒子运动周期,导出了量子阱沟道辐射能量与辐射谱的轨道特征.结果表明,对于能量为100MeV左右的电子,辐射能量可达keV量级(X-能区).指出了用量子阱沟道辐射作为X-激光或γ-激光的可能性.     

nBn型InAs/GaSbⅡ类超晶格红外探测器光电特性研究

设计了nBn结构的InAs/GaSb II类超晶格红外探测器,从理论和实验两方面对nBn器件的暗电流特性进行了研究,研究结果表明：理论计算的暗电流和实际测试结果趋势一致。另外,研制了p-i-n结构器件并与nBn器件进行了比较,测试结果显示：在77 K温度下,nBn器件的暗电流要比p-i-n器件暗电流小2个量级。温度升高到150 K时,nBn器件暗电流变大2个量级,而p-i-n器件暗电流变大4个量级;nBn器件峰值探测率下降到1/5,p-i-n器件峰值探测率下降2个量级。可见nBn器件适合高温工作,适合高性能红外焦平面探测器的研制。