在复合衬底γ-Al2O3/Si(001)上生长GaN

采用分子束外延(MBE)生长方法,使用γ-Al2O3材料作为新型过渡层,在Si(∞1)衬底上获得了没有裂纹的GaN外延层,实验结果表明使用γ-Al2O3过渡层有效地缓解了外延层中的应力.通过生长并测试分析几种不同结构的外延材料,研究了复合衬底γ-Al2O3/Si(001)生长GaN情况,得到了六方相GaN单晶材料,实现了GaN c面生长.预铺薄层Al及高温AlN层可以提高GaN晶体质量,低温AlN缓冲层可以改善GaN表面的粗糙度.为解决Si(001)衬底上GaN的生长问题提供了有益的探索.     

在复合衬底γ-Al2O3/Si(001)上生长GaN

采用分子束外延(MBE)生长方法,使用γ-Al2O3材料作为新型过渡层,在Si(∞1)衬底上获得了没有裂纹的GaN外延层,实验结果表明使用γ-Al2O3过渡层有效地缓解了外延层中的应力.通过生长并测试分析几种不同结构的外延材料,研究了复合衬底γ-Al2O3/Si(001)生长GaN情况,得到了六方相GaN单晶材料,实现了GaN c面生长.预铺薄层Al及高温AlN层可以提高GaN晶体质量,低温AlN缓冲层可以改善GaN表面的粗糙度.为解决Si(001)衬底上GaN的生长问题提供了有益的探索.     

Co3O4/Fe2O3异质结复合材料的制备及其紫外光光电探测性能

分别采用旋涂法和水热法在FTO衬底上制备Co₃O₄种子层和Co₃O₄薄膜,再在Co₃O₄薄膜上水热生长Fe₂O₃纳米棒,获得了高质量的Co₃O₄/Fe₂O₃异质结复合材料。通过改变Fe₂O₃前驱体溶液浓度来改变异质结复合材料中Fe₂O₃组分的含量。结果表明,Fe₂O₃纳米棒覆盖在呈网状结构的Co₃O₄薄膜上,随着Fe₂O₃前驱体溶液浓度即Fe₂O₃组分含量的增加,Co₃O₄/Fe₂O₃异质结复合材料对紫外光的响应逐渐增强,当Fe₂O₃前驱体溶液浓度为0.015mol/L时,异质结复合材料有着很好的光电稳定性,并表现出较高的响应率(12.5mA/W)和探测率(4.4×10¹⁰Jones)。     

氧化镓生长模拟中的流场与反应参数优化研究

建立了用于生长直径为15.24cm(6inch)的Ga₂O₃材料的氢化物气相外延(HVPE)生长腔的二维几何模型,对Ga₂O₃材料的生长进行了数值模拟。依次优化了GaCl进气速度、O₂进气速度、喷口到衬底间的距离等关键参数,在较高生长速率下使衬底上的Ga₂O₃膜厚相对均匀度达到7.02%。此外,对仿真中不同的反应活化能设置进行了对比实验,发现活化能参数虽然对平均生长速率有明显影响,但是对样品的生长速率分布及均匀性影响不大。     

Ca3Y2(Si3O9)2:Tb3+绿色荧光粉的光谱特性

采用高温固相法制备了Ca₃Y₂(Si₃O₉)₂: Tb³⁺绿色荧光粉,研究了材料的光学性能。X 射线衍射(XRD)结果显示,掺杂少量的Tb³⁺,并未影响Ca₃Y₂(Si₃O₉)₂材料 的晶相结构。Ca₃Y₂(Si₃O₉)₂:Tb³⁺ 荧光粉的激发光谱由较强的4f^75d1宽带吸收(200～300 nm )和较弱的4f-4f电子跃迁吸收 (300～500 nm)构成,主激发峰位于236nm。取波长分别为236、376和482nm的光 作为激发源时,发现样品的主发射峰均位于544 nm,对应Tb³⁺的⁵D 4→⁷F₅跃迁发射。以236nm 紫外光作为激发源,监测544nm主发射峰,随Tb³⁺浓度 的增大,Ca₃Y₂(Si ₃O₉)₂:Tb³⁺的荧光寿命逐渐减小,但在实验范围内并未出现浓度猝灭现象。     

用溶胶-凝胶法制备的Cu2Bi2Cr2O8薄膜 及其光学和铁磁性能研究

以硝酸铜Cu(NO₃)₂·3H₂O、硝酸铬Cr(NO₃)₃·9H₂O、硝酸铋Bi(NO₃)₃·3H₂O和乙二醇为原料,利用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备了纳米Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜。通过X射线衍射(X-Ray Diffraction, XRD)和拉曼测试对样品进行了表征。结果表明,Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜具有良好的光学特性,其禁带宽度为1.49 eV;在磁性测试方面,Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜呈现出了良好的铁磁性。     

Mn0.1Ti0.9O2-δ稀磁半导体薄膜的MBE生长及表征

采用OPA-MBE方法在SrTiO3(STO)衬底上成功制备了Mn_0.1Ti_0.9O_2-δ(MTO）稀磁半导体薄膜. 利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外可见光分度计以及直流四探针测试仪研究了薄膜的晶体结构、化学组成、光吸收和电荷输运性质. MTO薄膜具有锐钛矿和金红石的混合相，光吸收带边界发生“红移”，电荷输运性质明显提高，室温环境下电阻率仅为37.5Ω·m.     

GaInP2/Ge异质结外延材料特性分析

研制了一种基于Ge衬底的异质结热光伏(TPV)电池 ,并且在Ge衬底上用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法外延单晶材料GaInP₂和GaAs,对GaInP₂/Ge异质结界面进行了断面扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学电 容电压(ECV)和光致荧光(PL)谱的测试分析,研究了基于 Ge衬底的异质结n-GaInP₂/p-Ge界面的结构、光学和电学特性,得到了高质量、宽禁带 的单晶外延层,与Ge衬底晶格匹配良好,利于更多光子进入到吸收层,为制备高效率TPV电 池打下良好基础。     

SO2-4/Bi2O3固体超酸的制备及其可见光催化性能

采用水热法结合H2SO4浸泡处理成功合成了SO^2-₄/Bi₂O₃可见光催化材料, 并采用XRD、TG DTA和UV Vis等对合成产物的物相结构、热化学性能、光吸收性能以及可见光催化性能进行了研究, 对H2SO4浸泡工艺条件对产物的可见光催化性能的影响进行了探讨。研究表明, 水热合成产物为α-Bi₂O₃、Bi₂O₄和Bi₂O₂CO₃的混合物, 其中α-Bi₂O₃为主要成分;H₂SO₄浸泡处理并未改变产物的物相结构, 但经H₂SO₄浸泡处理后产物的光催化性能得到了显著的提高, 并且H₂SO₄浸泡工艺条件对产物的光催化活性有着重要的影响。在实验范围内, 在浓度为0.5mol·L^-1的H₂SO₄溶液中浸泡75min, 再经700℃热处理4h可制备出具有较佳光催化活性的产物, 经75min可见光的照射后对甲基橙溶液的光催化脱色率可达93.1%。     

Gd2O3:Yb3+,Er3+纳米粉体的水热合成及上转换发光研究

采用Gd₂O₃,Yb₂O₃,Er₂O₃,HNO₃,CO(NH₂)₂和C ₁₂H₂₅SO₄Na为实验原料,通过水热法合成了纳米Gd₂O₃:Yb³⁺,Er ³⁺上转换发光粉体。通过X射线衍射(XRD )、差示扫描量热 -热重分析(DSC-TGA )、傅里叶变换红外光谱(FT-IR ) 、透射电子显微镜(TEM )和 上转换发射光谱(UCL )等对样品进行表征。研究结果表明:CO(NH₂)₂与Gd ³⁺ 离子的摩尔比m影响前驱体的组成,当m=4时,前驱体是由晶态的 Gd₂(CO₃)₃·xH₂O构成。该 前驱体在空气气氛下800℃煅烧2h可获得单相的Gd₂O₃纳米粉体 ,粉体呈近球状,平均粒 径约为30～40nm。上转换发光光谱表明,在980nm波长红外光激发下,Gd₂O₃:Yb³⁺,Er³⁺的主发射峰 位于664nm波长处,呈红光发射,对应于Er³⁺的 ⁴F9/2→⁴I15/2跃迁。在波长为539 nm和562nm附近呈现绿光发射,分别对应于Er³⁺的²H11/2→⁴I15/2和⁴S3/2→⁴I15/2跃迁。Er³⁺的猝 灭浓度为1%。800℃煅烧合成的Gd₂O₃:Yb³⁺,Er³⁺ 纳米粉体的上转换发光机制为双光子模型, 而1200℃煅烧合成的Gd₂O₃:Yb³⁺,E r³⁺纳米粉体的上转换发光机制则为三光子模型。     

脉冲激光沉积Er:LiNbO3薄膜及1.54μm光致发光的研究

利用脉冲激光沉积(PLD)技术,通过双靶(Er₃O₂/LiNbO₃)交替与脉冲激光作用,在SiO ₂/Si 衬底上制备了c-轴择优取向的Er掺杂LiNbO₃(Er:LiNbO₃)薄 膜。用X射线衍射(XRD)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、台阶仪及光致发光(PL)光 谱对制备的掺杂薄膜进行了表征。研究了衬底温度、O₂压及沉积时间对Er:LiNbO₃薄膜 结晶、表面形貌及 PL性能的影响。结果发现,衬底温度低于300℃时制备的Er:LiNbO 3薄膜为非晶膜,随衬底温度升高,薄膜出 现(006)衍射峰,并且其强度随衬底温度升高而增大;O₂压变化对 利用双靶沉积获得的Er:LiNbO₃薄膜择优 取向及(006)衍射峰强度影响不明显;沉积时间越长Er:LiNbO₃薄膜 中Er³⁺浓度越大,但结晶择优取向 变差;利用532nm波长激光泵浦,室温下,在1537nm波长处测得很强的光致荧光峰,而且沉积时间越长谱峰越尖锐强 度越大。     

H2对UHV/CVD低温选择性外延生长Si1-xGex的影响

利用超高真空化学气相沉积(UHV/CVD)成功实现了Si_1-xGe_x的低温选择性外延生长,并研究了H2对选择性外延生长的影响及其作用机理. 以SiH4和GeH4为反应气源,在开有6mm×6mm窗口氧化硅片上进行Si_1-xGe_x外延层的生长.首先分别以不含H2(纯GeH4)和含H2(90% H2稀释的GeH4)的两种Ge源进行选择性外延生长.通过SEM观察两种情况下氧化硅片表面,发现H2的存在对选择性外延生长有至关重要的作用.接着以90% H2稀释的GeH4为Ge源,变化Si源和Ge源的流量比改变H2分压,以获得SiH4和GeH4 (90% H2）的最佳流量比，使外延生长的选择性达到最好. 利用SEM观察在不同流量比时，经40min外延生长后各样品的表面形貌，并对其进行比较，分析了H2分压在Si_1-xGe_x选择性外延生长中的作用机理.     

CaSi2O2N2:Ce3+/Eu2+荧光粉的发光性能研究

采用高温固相反应法制备了CaSi₂O₂N₂:C e³⁺/Eu ²⁺荧光粉,研究了分别掺杂Ce³⁺、Eu²⁺及Ce³⁺/Eu²⁺共掺 杂时荧光粉 的发光特性。CaSi₂O₂N₂:Ce³⁺在333 nm激发下得到宽波段的发射谱,发射峰 位于395nm,随着Ce³⁺浓度的增大,发 射波长出现明显的红移,猝灭浓度为1mol%。CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺在397nm激发下得到峰值位于540nm处的宽波段发射谱, 猝灭浓度为1mol%。对于Ca0.99－2xSi₂O₂N₂:xCe ³⁺,xLi⁺,0.01Eu²⁺荧光粉,在333nm激发下,位于395nm处的发射峰十分微 弱,在540nm处有宽带发射,随着Ce³⁺浓度增大,位于540nm处的Eu²⁺的特征 发射显著增强。对于Ca0.98－ySi₂O₂N₂: 0.01Ce³⁺,0.01Li⁺,yEu²⁺荧光粉,在激发光波长 为333nm,Eu²⁺浓度较低时,可以观察到两个发射带,峰值分 别位于395nm及540nm,随着Eu²⁺浓度增加,位于395nm的 发射强度一直减小,而540nm处的发射强度先增加后减小,猝灭浓 度为0.4mol%。证实了Ce³⁺,Eu²⁺之间发生了有效的能 量传递。计算出Ce 3+、Eu²⁺之间能量传递的效率ηT,在Eu²⁺浓 度为 1mol%时ηT趋于饱和,达到97.7%。通过计算,得到Ce3+ 与Eu²⁺之间的能量传递方式为电偶极-电偶极相互作用。     

具有低噪声及高线性度的高性能MOCVD-SiNx/AlN/GaN 毫米波MIS-HEMTs

文章在超薄势垒AlN/GaN异质结构上采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）原位生长SiN_x栅介质,成功制备了高性能的SiN_x/AlN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMTs）。深能级瞬态谱（DLTS）技术测试SiN_x/AlN的界面信息,显示其缺陷能级深度为0.236 eV,俘获截面为3.06×10^-19 cm^-2,提取的界面态密度为10¹⁰~10¹² cm^-2eV^-1,表明MOCVD原位生长的SiN_x可以有效降低界面态。同时器件表现出优越的直流、小信号和噪声性能。栅长为0.15 μm的器件在2 V的栅极电压（V_gs）下具有2.2 A/mm的最大饱和输出电流,峰值跨导为506 mS/mm,最大电流截止频率（f_T）和最大功率截止频率（f_MAX）分别达到了65 GHz和123 GHz,40 GHz下的最小噪声系数（NF_min）为1.07 dB,增益为 9.93 dB。V_ds = 6 V时对器件进行双音测试,器件的三阶交调输出功率（OIP3）为32.6 dBm,OIP3/P_dc达到11.2 dB。得益于高质量的SiN_x/AlN界面,SiN_x/AlN/GaN MIS-HEMT显示出了卓越的低噪声及高线性度,在毫米波领域具有一定的应用潜力。     

不同深宽比GaAs衬底的Al22O3/HfO2复合薄膜材料原子层沉积及能谱分析

利用热原子层沉积（Atomic Layer Deposition, ALD）技术在不同深宽比GaAs衬底上进行了Al2₂O₃/HfO₂复合薄膜的沉积。通过对其表面和能谱进行分析发现,沉积温度对复合薄膜的摩尔比具有较大的影响。随着深宽比的增大,其沉积表面和沟槽内会出现残留物;随着ALD沉积温度的上升,其沉积表面和沟槽内的残留物减少,摩尔比趋向均匀。当深宽比为2.2并利用150 ℃的低沉积温度时,表面及底面基本无残留物。但当深宽比为4.25时,150 ℃沉积明显有大量残留物。只有当温度升高到300 ℃时,表面和沟槽里复合薄膜的残留物才被明显消除。ALD技术可以实现各种器件结构的全方位钝化,这是其他化学气相沉积法无法比拟的。     

环形叉指电极型压电鼓膜驱动器的制备及其性能测试

制备了一种基于Pb(Zr52)O₃(P ZT52)材料的自适应光学用压电驱动器。驱动器采用鼓膜结构, 其工作区域由主动层—PZT52压电层和被动层—ZrO₂/Si复合层两部 分构成。PZT52压电层 采用环形叉值电极(IDT)驱动。采用Si(100)单晶作为衬底,并采用 溶胶-凝胶(Sol-gel) 法在其上制备ZrO₂阻挡层和PZT52压电层,其中引入PbTiO₃(PT) 种子层有利 于PZT52膜层的(110)择优取向。随后在其上热 蒸镀Al顶电极,并采用光刻方法制备图形,得到的IDT电极最大环形直径为 10.5mm,电极间距为0.05mm,中心非激活区 域直径为2mm。鼓膜结构则通过对Si衬底背部 进行各向异性湿法刻蚀(ODE)得到,保留的支持层厚度为5～10μm, 直径为 12mm。测试结果表明,压电驱动器阵列单元在100kV/cm驱动下,可产生6.5μm左右的形 变量。最后利用有限元分析方法(FEM)拟合了压电驱动器单元的面型,并分析了其形变模式 产生的内部原因。     

InyAl1-yAs线性渐变缓冲层对InP基HEMT材料性能的影响

采用气体源分子束外延（GSMBE）技术,研究了InP衬底上In_yAl_1-yAs线性渐变缓冲层对In_0.66Ga_0.34As/In_yAl_1-yAs高迁移率晶体管（HEMT）材料特性影响。研究了不同厚度和不同铟含量的In_yAl_1-yAs线性渐变缓冲层对材料的表面质量、电子迁移率和二维电子气浓度的影响。结果表明,在300 K（77 K）时,电子迁移率和电子浓度分别为8 570 cm²/（Vs）^-1（23 200 cm²/（Vs）-1）3.255E12 cm^-2（2.732E12 cm^-2）。当In_yAl_1-yAs线性渐变缓冲层厚度为50 nm时,材料的表面形貌得到了很好的改善,均方根粗糙度（RMS）为0.154 nm。本研究可以为HEMT器件性能的提高提供强有力的支持。     

76.2mm Si基AlGaN/GaN HEMT

<正>南京电子器件研究所采用含有双AlGaN过渡层的材料结构在76.2 mm(3英寸)Si衬底上外延生长了厚度超过2μm的AlGaN/GaN HEMT材料(图1),材料表面光滑、无裂纹。通过外延材料结构和生长条     

Er3+掺杂的镓锗酸盐玻璃系统结构及光学性能的研究

采用熔融淬冷法制备了新型的Ga₂O₃-GeO₂-Na₂O玻璃。测试了样品的差示扫描分析曲线、紫外/可见 /近红外透过率、拉曼光谱和980nm泵浦下的红外及可见发光光谱。 利用经典的Tauc方程计算了样品的光 学带隙。研究发现Ga₂O₃的引入提高了玻璃的热稳定性,缩短了样品的紫外吸收截止边 ,增强了玻璃的直 接和间接光学带隙。同时,拉曼光谱分析表明随着Ga₂O₃对GeO₂取代量的增加,集中 在中频段447cm－1 的拉曼峰强度降低,峰位向高频方向移动;高频段830cm－1 和933cm－1处两峰向低频方向移动,玻璃系统 的最大声子能量降低。摩尔百分比为5%的Ga₂O₃对GeO₂取代显著提高了Er3+ 的1.53μm的发射强度,并抑制了其上转换发射强度。     

Si衬底GaN外延材料六角形缺陷分析

通过改变AlN形核层的生长温度分别在Si(111)衬底上生长了两个GaN样品,并对GaN外延材料表面的六角形缺陷进行了分析研究。通过显微镜和扫描电镜(SEM)观测发现,AlN形核层在高温下生长时,GaN材料表面会产生大量六角形缺陷。通过电子能谱(EDS)分析得出GaN六角形缺陷中含有大量的Si元素以及少量的Ga和Al元素,其中Si元素从Si衬底中高温扩散而来。在降低AlN形核层的生长温度后,GaN材料表面的六角形缺陷随之消失。表明AlN形核层在较低的温度下生长时可以有效地抑制Si衬底表面Si原子的扩散,减少外延层中由于衬底Si反扩散引起的缺陷。