MBE生长高电阻率GaAs基InAlAs组分渐变缓冲层

研究了用分子束外延(MBE)方法,在SI-GaAs衬底上不同低温生长的台阶式组分渐变InAlAs缓冲层结构.用原子力显微镜(AFM)观测表面形貌,生长温度为340℃时,外延层表面粗糙度为1.79nm.用Van der Pauw方法研究了材料的电学特性,室温电阻率ρ:2.6× 10Ω·cm.(电学性能测试表明200V电压间距1mm时,漏电流仅为0.3μA).高分辨X射线测试样品显示为良好的层状结构,晶体质量随生长逐渐变好.首次用变温Hall测试研究多层InAlAs缓冲层材料内部的载流子传输机制,并用热激电流谱(TSC)分析了其高阻机制.     

竖直式HVPE反应系统的理论模拟与GaN厚膜生长

根据流体动力学模型,研究了反应气体在反应室内的浓度分布,以及反应室的温场分布.NH3浓度在衬底附近分布均匀,而GaCl浓度在衬底中心区域较大,周边较小.实验结果表明,外延层在中心区生长速率为260μm/h,周边为140/μm/h.X射线摇摆曲线半高宽为141".O杂质的引入,使得样品具有较强的黄光发射.     

MOCVD生长的GaN 薄膜中缺陷团引起的X射线漫散射研究

采用高分辨X射线衍射对在蓝宝石(0001)面生长的GaN外延膜的漫散射进行了研究.结果表明,GaN薄膜中存在缺陷团,其浓度随着穿透位错密度的增加而增加,其平均半径呈相反趋势.基于位错是点缺陷的聚集区,缺陷团优先在位错附近形成的效应对结果进行了解释.同时发现电子迁移率随缺陷团浓度的增加而减少.     

MOCVD生长的GaN薄膜中缺陷团引起的X射线漫散射研究

采用高分辨X射线衍射对在蓝宝石(0001)面生长的GaN外延膜的漫散射进行了研究.结果表明,GaN薄膜中存在缺陷团,其浓度随着穿透位错密度的增加而增加,其平均半径呈相反趋势.基于位错是点缺陷的聚集区,缺陷团优先在位错附近形成的效应对结果进行了解释.同时发现电子迁移率随缺陷团浓度的增加而减少.     

使用溅射AlN成核层实现大规模生产深紫外LED

高质量AlN薄膜对制造高性能深紫外器件非常重要,但是目前还很难使用大型工业MOCVD生长出高质量的AlN薄膜.采用磁控溅射制备了不同厚度的用作成核层的AlN薄膜,使用大型工业MOCVD直接在成核层上高温生长AlN外延层,研究了不同成核层对AlN外延层质量的影响.通过扫描电子显微镜和原子力显微镜对成核层AlN薄膜的表面形貌进行表征;使用高分辨X射线衍射仪对AlN外延层晶体质量进行表征,结果表明:在溅射成核层上生长的AlN外延层的晶体质量有显著提高.使用大型工业MOCVD在蓝宝石衬底上成功制备出中心波长为282 nm的可商用深紫外LED,在注入电流为20 mA时,单颗深紫外LED芯片的光输出功率达到了1.65 mW,对应的外量子效率为1.87%,饱和光输出功率达到4.31 mW.     

非对称InGaN多量子阱发光二极管的发光分布和空穴输运

为研究多量子阱中的发光分布和空穴输运,制备了非对称InGaN/GaN 多量子阱（MQW）发光二极管。在电注入下,具有wNQW有源区结构（靠近p的第一个阱QW1比其他QWs较宽）的样品只有一个来自QW1的发光峰,而具有nWQW有源区结构的样品具有一个短波长发光峰和一个长波长发光峰,分别来自QW1和后面的QWs。增加QW1和后面QWs之间的势垒厚度,来自后面QWs的长波长发光峰减弱,总的发光强度也随之减弱。结论是具有nWQW和薄势垒的非对称耦合MQW结构可以改善空穴输运,从而增强后面QW的发光,提高LED内量子效率。     

低温下应变外延层的单层生长

用接触式原子力显微镜来观察 4 6 0℃低温下生长的 In0 .35Ga0 .6 5As/ Ga As外延层形貌 .实验发现 ,这种 4 6 0℃低温生长材料的失配外延层既不是层状的 Fvd M生长模式也不是岛状的 SK自组织生长模式 ,而是由原子单层构成的梯田状大岛 .原子力显微镜测试表明台阶的厚度为 0 .2 8nm,约为一个原子单层 ,这种介于层状和岛状生长之间的模式有助于了解失配异质外延的生长过程     

低温下应变外延层的单层生长

用接触式原子力显微镜来观察460℃低温下生长的In0.35Ga0.65As/GaAs外延层形貌.实验发现,这种460℃低温生长材料的失配外延层既不是层状的FvdM生长模式也不是岛状的SK自组织生长模式,而是由原子单层构成的梯田状大岛.原子力显微镜测试表明台阶的厚度为0.28nm,约为一个原子单层,这种介于层状和岛状生长之间的模式有助于了解失配异质外延的生长过程.     

自组织量子点的优化生长

在不同生长条件下,生长低组分InGaAs/GaAs自组织量子点并且使用接触式AFM进行测量.通过对生长条件的优化,得到高密度、高均匀性的量子点MBE生长条件,这对于自组织量子点在器件方面的应用,比如量子点红外探测器和量子点激光器,是非常重要的.同时,还与优化的InAs/GaAs生长条件进行了比较.     

蓝宝石衬底上HVPE-GaN厚膜生长

采用氢化物气相外延(HVPE)方法,以蓝宝石作衬底,分别在MOCVD-GaN模板和蓝宝石衬底上直接外延生长GaN.模板上的GaN生长表面平整、光亮,但开裂严重.其(0002)的双晶衍射半高宽最低为141″;蓝宝石衬底上直接生长GaN外延层质量较差,其双晶衍射半高宽为1688″,但不发生开裂.HCl的载气流量对预反应有很大的影响.应力产生于外延层和衬底之间的界面处,界面孔洞的存在可以释放应力,减少开裂.光致发光(PL)谱中氧杂质引起强黄光发射.