硅基镓浓度对GaN晶体膜质量的影响

采用射频磁控溅射工艺在扩镓硅基上溅射Ga2O3薄膜，再氮化反应组装GaN晶体膜，并对其生长条件进行了研究。用傅里叶红外谱仪(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、选区电子衍射(SAED)和光致发光(PL)谱对样品进行结构、形貌和发光特性的分析。测试结果表明，采用此方法可得到六方纤锌矿结构的GaN晶体膜。镓浓度在影响膜层质量方面起着不可忽视的作用，随着扩镓浓度的增加，薄膜的晶化程度和发光特性明显提高。     

氨化温度对Si基GaN纳米结构质量的影响(英文)

通过磁控溅射技术在Si(111)衬底上沉积Ga2O3/Co薄膜,然后在不同温度下氨化制得GaN纳米结构。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外吸收谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和光致发光谱(PL)对样品的结构、形貌和光学特性进行了表征。结果显示合成的GaN纳米结构具有六方纤锌矿结构,且纳米结构的生长受温度影响很大。PL谱显示在388nm处有一强的紫外发光峰,表明其在低维激光器件方面的应用优势。同时对纳米结构的生长机制进行了简单讨论。     

退火温度对硅基GaN薄膜质量的影响

采用电泳沉积法在Si(111)衬底上制备GaN薄膜,并研究退火温度对GaN薄膜晶体质量、表面形貌和发光特性的影响。傅立叶红外吸收谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的测试结果表明所得样品为六方纤锌矿结构的GaN多晶薄膜,随退火温度的升高,晶粒尺寸增大,结晶化程度提高。室温下光致发光谱的测试发现了位于367 nm处的强发光峰和437 nm处的弱发光峰,其发光强度随退火温度的升高而增强,但发光峰的位置并不发生移动。     

氧分压对PLD法生长Si(111)基ZnO薄膜性能的影响

在不同氧分压下用脉冲激光沉积(PLD)法在n型硅(111)衬底上生长ZnO薄膜。通过对其进行XRD、傅里叶红外吸收(FTIR)和光致发光谱(PL)的测量,研究了氧分压对PLD法制备的ZnO薄膜的结晶质量和发光性质的影响。XRD显示,氧分压为6.50Pa时可以得到结晶质量最佳的ZnO薄膜。PL谱显示,当氧分压由0.13Pa上升至6.50Pa时,位于380nm附近的主发光峰的强度最大。当氧分压进一步上升至13.00Pa时,主发光峰减弱,与氧空位有关的发光峰消失,显示出ZnO薄膜的PL谱和氧分压的大小密切相关。     

RF磁控溅射和氨化法制备GaN纳米棒和纳米颗粒

利用射频磁控溅射法分别溅射ZnO中间层和Ga2O3薄膜到Si(111)衬底上,然后ZnO/Ga2O3薄膜在管式石英炉中常压下通氨气进行氨化,高温下ZnO在氨气气氛中被还原生成Zn而升华,而在不同的氨化时间下Ga2O3和氨气反应合成出GaN纳米棒和纳米颗粒。X射线衍射(XRD)测量结果表明,利用该方法制备GaN纳米棒和颗粒具有沿c轴择优取向生长的六方纤锌矿结构。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外透射谱(FTIR)及选区电子衍射(SAED)观测和分析了样品的形貌、成分和晶格结构。研究分析了此种方法合成GaN纳米结构的反应机制。     

HVPE生长的高质量GaN纳米柱的光学性能

GaN纳米材料因具有优异的晶体质量和突出的光学性能及发射性能,日益受到关注.研究了一种利用氢化物气相外廷(HVPE)系统生长高质量的GaN纳米柱的方法.使用镍作为催化剂,在蓝宝石衬底上生长出了GaN纳米柱.在不同生长时间和不同HC1体积流量下制备了多组样品,使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)谱对样品进行了分析表征.测试结果表明,在较低的HC1体积流量下,生长2 min的样品具有较高的晶体质量和较好的光学性质.讨论了不同生长阶段的GaN纳米结构发光特性的变化规律,认为纳米结构所产生的表面态密度大小差异会造成带边峰位的红移和展宽.     

退火温度对Tb催化GaN纳米棒的影响

用稀土金属铽(Tb)作催化剂,通过磁控溅射和退火氨化法成功制备出大量单晶GaN纳米棒,并研究退火温度对GaN纳米棒表面形貌、晶体质量和发光特性的影响。扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光谱(PL)测试结果显示,随着退火温度的升高,纳米棒的直径和长度增大,结晶质量先变好后变差,PL测试发现了位于369nm处的强发光峰和387nm处的弱发光峰,其发光强度随退火温度的升高先增强后减弱,发光峰的位置并不改变,进而得出了制备GaN纳米棒的最佳退火温度为950℃。利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对950℃下制备的样品进行检测,结果显示样品为六方纤锌矿结构的单晶GaN纳米棒。     

sol-gel法制备GaN纳米棒的研究

采用简单、有效的sol-gel法在1 000℃时通过氧化镓凝胶和氨气反应成功合成了GaN纳米棒。XRD和SAED的测试结果表明,GaN纳米棒为六方纤锌矿结构。用TEM观察发现,大部分GaN纳米棒平直而光滑,直径为200 nm~1.8μm,最长的纳米棒达几十微米。室温下光致发光谱的测试发现了较强的355.6 nm处的紫外发光峰和445.9 nm处的蓝色发光峰。     

竹叶状GaN纳米带的制备

为了制备GAN纳米带,用射频磁控溅射法在Si(111)衬底上先溅射ZnO中间层,接着溅射Ga2O3,然后ZnO/Ga2O3膜在开管炉中1000℃下常压通氨气进行氨化。在氨气气氛中ZnO在高温下挥发,借助于ZnO挥发的帮助,Ga2O3与NH3反应自组装生成GaN纳米带。XRD分析结果表明GaN纳米带为六方纤锌矿结构,利用SEM观测GaN纳米带具有竹叶状形貌,PL谱测量发现了位于370nm处和460nm处的室温光致发光峰。     

二氧化硅纳米花的制备及发光特性研究

采用磁控溅射和化学气相沉积技术制备出二氧化硅纳米花。利用扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外吸收谱(FTIR)对上述纳米结构进行结构表征。用荧光光谱仪(PL)对其光致发光特性进行了研究。结果表明在激发波长为325nm时,在394nm处出现一个发光峰,表现出良好的发光特性。     

氮化Si基ZnO/Ga_2O_3制备GaN薄膜

利用射频磁控溅射法在Si衬底上先溅射ZnO缓冲层,接着溅射Ga2O3薄膜,然后ZnO/Ga2O3膜在管式炉中常压下通氨气进行氮化,反应自组生成GaN薄膜。XRD测量结果表明,利用该方法制备的GaN薄膜是沿c轴方向择优生长的六角纤锌矿多晶结构的薄膜,利用SEM观测了其表面形貌,PL测量结果发现了位于351nm处的室温光致发光峰。     

AlN缓冲层厚度对脉冲激光沉积技术生长的GaN薄膜性能的影响

在蓝宝石(Al2O3)衬底上应用脉冲激光沉积技术(PLD)生长不同厚度的AlN缓冲层后进行GaN薄膜外延生长。采用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)和扫描电子显微镜(SEM)对外延生长所得GaN薄膜的晶体质量和表面形貌进行了表征。测试结果表明: 相比直接在Al2O3衬底上生长的GaN薄膜, 通过生长AlN缓冲层的GaN薄膜虽然晶体质量较差, 但表面较平整; 而且随着AlN缓冲层厚度的增加, GaN薄膜的晶体质量和表面平整度均逐渐提高。可见, AlN缓冲层厚度对在Al2O3衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响。     

AlN缓冲层厚度对脉冲激光沉积技术生长的GaN薄膜性能的影响

在蓝宝石(Al2O3)衬底上应用脉冲激光沉积技术(PLD)生长不同厚度的AlN缓冲层后进行GaN薄膜外延生长。采用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)和扫描电子显微镜(SEM)对外延生长所得GaN薄膜的晶体质量和表面形貌进行了表征。测试结果表明:相比直接在Al2O3衬底上生长的GaN薄膜,通过生长AlN缓冲层的GaN薄膜虽然晶体质量较差,但表面较平整;而且随着AlN缓冲层厚度的增加,GaN薄膜的晶体质量和表面平整度均逐渐提高。可见,AlN缓冲层厚度对在Al2O3衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响。     

氮气流量对玻璃衬底上低温沉积GaN薄膜结晶性的影响

采用电子回旋共振-等离子体增强金属有机物化学气相沉积（ECR-PEMOCVD）技术,在康宁7101型普通玻璃衬底上沉积了高度c轴择优取向的多晶GaN薄膜. 利用反射高能电子衍射（RHEED) , X射线衍射 (XRD) 对样品进行检测,研究了在低温（430℃）沉积中氮气流量对GaN薄膜结晶性的影响. 并且利用原子力显微镜 (AFM) 和室温光致发光 (PL) 谱研究了薄膜的表面形貌和发光特性,发现薄膜表面形貌较为平整,其发光峰由较强的紫外近带边发光峰和极其微弱的绿光发光峰组成.     

采用铟束流保护下的调制中断生长技术改善(0001)GaN表面形貌

使用分子束外延方法,采用In束流保护下的调制中断生长技术,在(0001)蓝宝石衬底上生长GaN薄膜.利用反射式高能电子衍射(RHEED)对生长进行实时监控,并用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)法对GaN外延薄膜的表面形貌和晶体质量进行分析.实验结果表明:采用该技术生长的Ga极性GaN外延薄膜中的晶体表面残留Ga滴密度大大降低,GaN外延薄膜的表面形貌得到改善,其均方根粗糙度(RMS)由3nm降低为0.6nm,同时XRD双晶摇摆曲线测试的结果表明,GaN外延层的晶格质量也得到改善.     

氧化物缓冲层制备Si(111)基GaN纳米线

采用氧化物缓冲层,通过射频磁控溅射系统依次在n型Si(111)衬底上沉积Ga2O3/ZnO(Ga2O3/MgO)薄膜,然后将薄膜于950℃氨化合成GaN纳米结构,氨化时间为15min。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外吸收谱(FTIR)和高分辨透射电镜(HRTEM)对样品的结构进行了分析,结果显示两种缓冲层下制备的样品均为六方纤锌矿单晶GaN纳米结构,且缓冲层的取向对纳米线的生长方向有很大影响;采用扫描电镜(SEM)对样品的形貌进行了测试,发现纳米线表面光滑,长度可达几十微米,表明采用氧化物缓冲层制备了高质量的GaN线。同时对GaN纳米线的生长机理进行了简单讨论。     

Quantitative analysis of small amounts of cubic GaN phase in GaN films grown on sapphire

Thin GaN films, grown by metal organic chemical vapor deposition on the basal plane of sapphire substrates, were characterized by x-ray pole figures, high-resolution x-ray diffraction and transmission electron microscopy. This combination was found sensitive to small amounts (down to 0.1%) of cubic GaN phase in specimens subjected to surface nitridation treatment prior to epitaxial growth. The presence of the cubic phase and its orientation relations to the hexagonal GaN matrix was established by means of pole figures and selected area electron diffraction. The amount of cubic phase was determined by comparing the integrated x-ray diffraction intensities of the (311) cubic GaN and the (11.2) hexagonal GaN reflections. Optimum nitridation duration was found, which corresponds to almost complete suppression of the cubic phase formation.     

Si基氨化ZnO／Ga2O3薄膜制备GaN纳米线

利用射频磁控溅射法在Si(111)衬底上溅射ZnO中间层和Ga2O3薄膜，然后在管式炉中常压下通氨气对ZnO/Ga2O3薄膜进行氨化，高温下ZnO层在氨气气氛中挥发，而Ga2O3薄膜和氨气反应合成出GaN纳米线．X射线衍射测量结果表明利用该方法制备的GaN纳米线具有沿c轴方向择优生长的六角纤锌矿结构．利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外透射谱、能量弥散谱及选区电子衍射观测并分析了样品的形貌、成分和晶格结构．研究发现ZnO层的挥发有利于Ga2O3和NH3反应合成GaN纳米线．     

Low-temperature ECR-PEMOCVD deposition of high-quality crystalline gallium nitride films: A comparative study of intermediate layers for growth on amorphous glass substrates

A low temperature growth method based on an electron cyclotron resonance plasma-enhanced metal organic chemical vapor deposition system (ECR-PEMOCVD) was proposed for the growth of GaN (Gallium nitride) films on ordinary amorphous soda-lime glass substrates. To alleviate the large lattice mismatch between GaN film and glass substrate and improve the heat dissipation performance for potential optoelctrical device application, five intermediate layers (Cu, Ni, Ti, Ag, and ITO) were deposited on the glass substrate before the growth of GaN. A comparative study was performed through structural analysis of the as-grown GaN films with various intermediate layers investigated by means of in-situ reflection high energy electron diffraction (RHEED), X-ray diffraction (XRD), and atomic force microscopy (AFM). The results indicate that the Ti intermediate layer has a great advantage over other intermediate layers in view of crystalline quality and smooth surface, therefore is more suitable and preferred for the potential application in optoelectronic devices.