Self-catalyzed vapor–liquid–solid growth of large-scale single crystal GaN whiskers

Based on self-catalyzed vapor–liquid–solid mechanism, large-scale hexagonal GaN whiskers were synthesized via a two-step reaction of GaS powders with H₂ and NH₃ at 1000 °C. These whiskers were characterized using XRD, SEM, TEM, SAED, HRTEM, and Raman spectroscopy, in which the results obtained show that these GaN whiskers have the single crystal wurtzite structure with width of 20–200 nm and length of several micrometers.     

High-efficiency InGaN/GaN/AlGaN light-emitting diodes with short-period InGaN/GaN superlattice for 530–560 nm range

A new method of forming the active region in high-efficiency InGaN/GaN/AlGaN light-emitting diode (LED) structure for long-wave green range is described. The introduction of a short-period InGaN/GaN superlattice situated immediately under the emitting quantum well and overgrown with GaN layer at reduced temperature leads to a more than tenfold increase in the efficiency of emission. For the proposed LEDs, the maximum quantum efficiency was 12% at 552 nm and 8% at 560 nm.     

GaN P-N结和AlGaN/GaN DH蓝光LED研制成功

北京大学物理系和介观物理国家重声、实验室MOCVD研究组采用一种改进的LP－MOCVD方法，在AI。O。衬底上生长了高质量的P型GaN和P型AIGaN，P型载流子浓度达2X10‘’cm－’，霍尔迁移率为30cm’／V．s。在此基础上，成功地研制出GaNP－N结和AIGaN／GaNrt异质结（DH）蓝光光发射二极管（LED）。皿一V族氯化物半导体材料（主要包括GaN、InN、AIN及其合金体系）广泛地应用于光电子和电子器件中。其中特别是蓝光到紫外波段的光发射器件，有着广泛的应用前景、巨大的市场需求以及深刻的物理意义，引起了人们极大地关注，成为目…     

GaN薄膜的研究进展

由于GaN薄膜有希望应用在紫外或蓝光发光器件、探测器以及高速场效应晶体管、高温电子器件,GaN材料是当前研究的一个焦点。本文简要介绍了GaN薄膜的制备、衬底选择、掺杂、缓冲层、发光机制和表征等方面的最新进展。指出GaN材料进一步发展需要解决的关键技术问题。     

GaN基发光二极管研究进展

GaN基发光二极管(LED)作为目前固态照明和显示等应用中最核心的器件,在完全发挥材料性能的道路上还存在着一些困难.针对蓝光LED内量子效率低和白光LED应用中缺乏简易制备方法的现状,本研究组做出了有意义的富有创新性的工作:提出的宽窄耦合量子阱结构的LED使得蓝光LED的内量子效率得到了很大的提高;通过生长一个用于调节量子阱中的应变和局域化的InGaN插入层,制备出了同一发光层出射白光的单芯片白光LED.     

GaN肖特基紫外探测器分析

随着科学技术的不断进步,GaN基紫外材料在社会生产已经得到了广泛地应用,这项技术的充分发展,被认为是和发光二极管、激光器具有同样作用的一种器材。基于宽禁带半导体材料的GaN紫外探测器由于具有探测波长可调控性、工艺兼容性好、构造种类比较繁多等特点,现阶段它已经成为了同行界广泛研究的一个对象。GaN肖特基结构紫外探测器因为其具有很好的相应性能与很快的反应速度所以受到业界人士的如此青睐。笔者以肖特基结构探测器的不足之处作为着手点,研究并分析了这种新型的GaN肖特基结构紫外探测器。     

GaN材料的GSMBE生长

在国内首次用ＮＨ３作氮源的ＧＳＭＢＥ方法在α－Ａｌ２Ｏ３衬底上生长出了ＧａＮ单昌外延膜。ＧａＮ生长速率可达０．５μｍ／ｈ。ＧａＮ外延膜的（０００２）双晶Ｘ射线衍射峰回摆曲线的半高宽最窄为８ａｒｃｍｉｎ。霍尔迁移率为５０ｃｍ＾２／Ｖ．ｓ。对质量好的ＧａＮ膜，室温阴性发光谱上只有一个强而锐的近岸边发光峰，谱峰位于３７２ｎｍ处，谱峰半高宽为１４ｎｍ（１２５ｍｅＶ）。     

Si基GaN紫外光探测器

报道了以Si(111)为衬底的GaN光导型紫钙探测器的制备及其光电流性质,探测器的光谱响应表明,这种GaN探测器在紫外波段250－360nm有近于平坦的光电流响应,36nm附近陡峭的截止边,在357nm波长处,测得5V偏压下的响应度高达6．9A／W。响应度随外加偏压的增加而增加,5V时达到饱和,通过拟合光电流响应随入射光调制频率的变化关系,得到GaN探测器的响应时间为4．8ms。     

Electronic structures and optical properties of GaN nanotubes with MgGa–ON co-doping

Both the electronic structures and the optical properties of single-walled zigzag GaN nanotubes (NTs) with Mg_Ga–O_N co-doping are investigated using first-principles calculations. We find that the Mg_Ga–O_N defect complex can exist stably in GaN NTs. The direct band gap width of the GaN NTs can be reduced by means of the Mg_Ga–O_N co-doping. The electrons of the valence band maximum (VBM) state are localized around the N atoms bonded with the Mg atom. The imaginary part ε₂ of the complex dielectric function of GaN NTs with Mg_Ga–O_N co-doping has a sharp peak closely related to the optical transitions between the VBM and conduction band minimum states.     

激光剥离Al2O3/GaN中GaN材料温度场的模拟

对激光剥离Al2O3/GaN技术,建立了紫外脉冲激光辐照过程中GaN外延层内热传导理论模型。计算分析了不同能量密度脉冲激光辐照时,GaN外延层内的温度场分布,由此得到激光剥离的阈值条件。采用紫外KrF准分子激光器对Al2O3/GaN样品进行激光剥离实验,样品表面显微镜和端面扫描电镜(SEM)测试照片说明,计算结果与实验现象相符。进一步分析表明,脉冲激光的能量密度和频率是实现激光剥离的关键参数,适当选取这些参数能将GaN材料内的高温区控制在100nm以内,实现高效低损伤激光剥离。     

Evolution of GaN nanoflowers from AlN–SiO2 grains on a silicon substrate by chemical vapor reaction

Gallium nitride (GaN) nanoflowers were synthesized on a silicon (Si) substrate at growth temperatures of 650 and 600 °C and under HCl:NH₃ flow ratios of 1:20, 1:30, and 1:40 by hydride vapor phase epitaxy. Numerous nanorod and nanoneedle burs were formed within each nanoflower. The nanoflower size increased with increasing NH₃ gas flow rate. The nanoflower formation mechanism is proposed based on cross-sectional scanning electron microscopy images and bright field image of scanning transmission electron microscopy. Nanoflowers were evolved from irregular regions with AlN–SiO₂ grains on a Si substrate, i.e., the roughness of substrate affects nanoflower formation by causing nanoburs to protrude, exposing them to higher gas concentrations.     

Cathodoluminescence study of h– and c–GaN single crystals grown by a Na or K flux

Luminescence properties of hexagonal (h-) and cubic (c-) GaN freestanding single crystals were studied by means of cathodoluminescence spectroscopy. The h-GaN crystals of about 0.2–2 mm in dimension were synthesized at 750 °C by the reaction of Ga and N2 in a Na flux, while c-GaN crystals of about 0.3 mm or less in a K flux. The h-GaN showed rather strong band edge emission at room temperature compared with the crystal grown by using NaN3 as a nitrogen source. At 20 K, the band edge emission of h-GaN was split into four peaks. The main energy peak position was 3.478 eV, which was assigned as the A-free exciton emission. The energy position of the main peak of c-GaN was 3.268 eV. Assuming the binding energies of excitons in h- and c-GaN as 25 and 26 meV, respectively, the energy difference of bandgap between h-and c-GaN is estimated to be 209 meV. Since these crystals are free from strain from the substrates, the peak energies are reliable for the intrinsic GaN crystals. The full widths at half maximum of the emission of c-GaN were much broader than those of h-GaN, suggesting that the cubic phase is much defective compared with the hexagonal one.     

高质量半绝缘GaN的制备

GaN作为宽禁带半导体材料之一，因其良好的热稳定性、较高的击穿电压，在高功率高频率电子器件方面有较大发展前途。通常非掺杂GaN因Ga空位和残余氧表现为n型。掺入某些金属元素（如铁）作为深能级受主，利用补偿作用可改善GaN电学性质。     

GaN光导型紫外探测器

研究了以金属有机物化学气相沉积方法生长在６Ｈ－ＳｉＣ衬底上的ＧａＮ光导型紫外探测器的光电流性质。通过光电流谱的测量，获得了ＧａＮ探测器在波长２５０ｎｍ－３６０ｎｍ范围近于平坦的光电流响应，并且观察到在３６５ｎｍ（￣３．４ｅＶ）带边附近陡峭的截止边。测得ＧａＮ探测器在５Ｖ偏压下在３６０ｎｍ波长处的光电流响应度为１３３Ａ／Ｗ，并得到了其响应度与外加偏压的关系。通过拟合光电信号强度与入射光调制频率的实验     

GaN器件需要更好的衬底

按Strategies Unlimited最近的研究报告“GaN器件衬底：性能和市场评析”，对蓝紫光激光二极管、紫外LED和大功率射频（RF）器件的需求不断增加将为先进衬底，如GaN和AIN开辟很好的市场。采用GaN或AIN衬底可制备出高性能器件，因为这些衬底与器件有良好的晶格匹配和热匹配。随着市场需求扩大，许多公司正计划研制这些衬底；住友电工、Cree．三星Corning等大公司以及一些较小的公司，如CrystaIIS、The FOX Group，Kyma；Lumilog、TDI和TopGaN等；它们除努力研制这些先进衬底外，还致力于提高目前常用衬底（直径3″和更大的蓝宝石和SiC）的质量。全球涉足这方面工作的有48家公司和118所大学及研究中心。基于对这些器件的需求预测，全球对衬底的需求预测从21006年的3．4美元增长到2010年的8．8亿美元，2010年CraN和AIN衬底的销售额将超过50％。     

GaN基器件中的欧姆接触

GaN材料以其优良的光电性质，已成为制造发光器件和高温大功率器件的最有前途的材料。欧姆接触是制备GaN基器件的关键技术之一。着重论述了在n-GaN和p-GaN上制备欧姆接触的研究现状。     

硅衬底GaN基LED研究进展

由于硅具有价格低、热导率高、大直径单晶生长技术成熟等优势以及在光电集成方面的应用潜力,GaN/Si基器件成为一个研究热点.然而,GaN与Si之间的热失配容易引起薄膜开裂,这是限制LED及其它电子器件结构生长的一个关键问题.近年来,随着工艺的发展,GaN晶体质量得到大幅度的提高.同时不少研究小组成功地在Si衬底上制造出LED.介绍了GaN薄膜开裂问题及近期硅衬底GaN基LED的研究进展.     

GaN沉积的化学反应动力学进展

依据文献中的气相反应路径,特别是寄生反应模型和刻蚀反应模型,指出对于存在冷壁面的水平式,加合物的反应路径对沉积起重要作用。在加合物路径中,对薄膜生长起决定作用的是TMGa和TMGa∶NH3,而环状化合物[(CH3)2Ga∶NH2]3形成的可能性很小,可以忽略。对于垂直式反应器,所有的反应物粒子均经过高温边界层区域,遵循热解路径。在高温条件下,对薄膜生长起决定作用的是MMG。纳米粒子的形成需要高温条件,并且纳米粒子的生长遵循CVD机理,可认为气相纳米粒子的主要成分可能是GaN。在高温条件下H2对GaN的刻蚀作用不可忽视。     

日开发GaN功率半导体元件

古河电气工业和富士电机电子技术将共同致力于GaN功率半导体元件的研发。目的是通过将古河电工的GaN基础技术与富士电机的量产技术和可靠性技术相结合,早日实现产品化。两公司组成的技术研究组合“新一代功率元件技术研究组合”将于2009年7月开始启动,并计划在2009-2011年度的3年时间里共同推进GaN功率半导体元件的研发。目标是在2011年度实现产品化。