用高分辨率电子显微技术研究Ⅲ族氮化物半导体的特性

利用高分辨率电子显微技术研究了等离子体增强分子束外延（ＰＥ－ＭＢＥ）生长的ＧａＮ，ＡｌＮ和ＩｎＮ薄膜的微结构特性。闪锌矿和纤锌矿多晶相分别在（００１）ＧａＡｓ和（０００１）６Ｈ－ＳｉＣ衬底上优先成核。沿｛１１１｝平面的层错和微孪晶是闪锌矿结构薄膜的主要缺陷，而在纤锌矿结构薄膜中，以沿｛０００２｝平面的层错和始于衬底表面的线缺陷更为常见。在适宜的缓冲层上生长的薄膜晶体质量有所提高     

利用CBE技术在Si衬底上生长GaAs薄膜

采用化学束外延（ＣＢＥ）技术，以三乙基镓（ＴＥＧ）和砷烷（ＡｓＨ３）为源，在Ｓｉ（００１）衬底上生长ＧａＡｓ薄膜．利用Ｈａｌｌ效应、卢瑟福背散射（ＲＢＳ）和高分辨率透射电子显微镜（ＨＲＴＥＭ）检测了外延层的质量．结果表明，ＧａＡｓ薄膜具有ｎ型导电性，载流子浓度为１．３×１０１５ｃｍ－３，其杂质估计是Ｓｉ，它来自衬底的自扩散．外延层的质量随着膜厚的增加而得到明显的改善．在ＧａＡｓ／Ｓｉ界面及其附近，存在高密度的结构缺陷，包括失配位错、堆垛层错和孪晶．这些缺陷完全缓解了ＧａＡｓ外延层和Ｓｉ衬底之间因晶格失配引     

MgSe薄膜的相结构研究

我们采用ＭＯＣＶＤ外延技术首次在ＧａＡｓ（１００）和（１１１）衬底上成功地生长了ＭｇＳｅ单层薄膜．利用Ｘ射线衍射技术观察到了它的ＮａＣｌ结构、纤锌矿结构和闪锌矿结构三种相结构，并首次实验测量出了闪锌矿结构ＭｇＳｅ的晶格常数     

MOCVD生长MgS薄膜

我们首次采用ＭＯＣＶＤ外延技术在ＧａＡｓ（１００）衬底上生长了ＭｇＳ薄膜，获得了具有ＮａＣｌ结构的ＭｇＳ单晶膜，并测量了纤锌矿结构ＭｇＳ的晶格常数．     

(001)GaAs衬底上异质外延的立方GaN薄膜与界面

用电子回旋共振微波等离子体辅助金属有机化学气相沉积（ＥＣＲ－ＰＡＭＯＣＶＤ）法，在低温条件下，在（００１）ＧａＡｓ衬底上异质外延，生长了立方晶ＧａＮ薄膜．高分辩电镜（ＨＲＥＭ）观测与Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）测量结果表明：ＧａＮ薄膜具有典型的闪锌矿结构；三种方法测得其晶格常数为０．４５１～０．４５７ｎｍ；在ＧａＮ／ＧａＡｓ界面处的生长模式为异质外延；ＧａＮ薄膜中的位错主要为堆垛层错与刃形位错；随着远离界面，ＧａＮ中位错密度与镶嵌组织迅速减少．     

在GaSb衬底上生长c-GaN的初步研究

ＡＥＳ、ＸＰＳ分析和ＸＲＤ谱结果证明：采用低能双离子束淀积（ＩＢＤ）技术，在ＧａＳｂ（００１）衬底上共淀积生长了闪锌矿结构ｃ－ＧａＮ．Ｘ光Φ扫描显示，生长薄膜与衬底晶向匹配关系是ｃ－ＧａＮ［１１０］／／ＧａＳｂ［１００］．由此可以得到：它们的晶格失配度为４．６６％，ＧａＳｂ是已采用生长ｃ－ＧａＮ衬底材料中较好的一种．     

MOCVD生长GaN的喇曼散射谱

对在ＧａＡｓ（００１）、Ａｌ２Ｏ３（０００１）和Ｓｉ（１１１）等衬底上ＭＯＣＶＤ技术生长的ＧａＮ薄膜进行了背散射几何配置下的喇曼散射测试分析和比较，观察到了α相ＧａＮ的Ａ１（ＬＯ）模、Ａ１（ＴＯ）模、Ｅ１（ＬＯ）模和Ｅ２模．结合Ｘ射线衍射谱，分析了因不同生长工艺导致ＧａＮ／ＧａＡｓ样品的不同结构相的喇曼谱的差异，发现ＧａＮ的喇曼谱与ＧａＮ外延层的结构相、完整性及工艺条件有关，可利用其作为检测ＧａＮ外延层结构特性的一种有用手段．对含有少量β相ＧａＮ样品，观测到了包含有β相ＧａＮ贡献的声子模式（７４０ｃｍ－１）．     

GaAs上热壁外延Cd_（0．96）Zn_（0．04）Te薄膜

国内首次报道用热壁外延（ＨＷＥ）技术在（１００）ＧａＡｓ衬底上生长出Ｃｄ＿（０．９６）Ｚｎ＿（０．０４）Ｔｅ（１１１）薄膜。结果表明，薄膜在１５～２０μｍ厚时Ｘ射线双晶衍射回摆曲线半高宽在１００弧秒以下，其位错腐蚀坑密度等于甚至小于１０￣３ｃｍ￣（－２）薄膜组分、层厚均匀，表面光亮如镜，质量达到国际先进水平，优于国内Ｃｄ＿（０．９６）Ｚｎ＿（０．０４）Ｔｅ块晶，是外延生长ＨｇＣｄＴｅ的理想替代式衬底。文章强调了生长前ＧａＡｓ衬底，多晶源预处理的重要性。     

GaAs脊形量子线结构的MBE生长机理研究

本文报道了非平面衬底上分子束外延生长ＧａＡｓ脊形量子线结构的实验研究．已成功地在ＧａＡｓ（００１）刻蚀条形衬底上生长出了由（１１１）面和（１１３）面构成的两种脊形量子线结构．本文讨论了非平面衬底上ＭＢＥ生长脊形结构的形成机制，认为在一定的生长条件下，脊形结构的表面取向是由两个原始交界面上生长速率的相对差异决定的；而生长速率的差异是由表面再构的不同决定的．     

电流控制LPE生长In_（1－x）Ga_xAs_yP_（1－Y）

用电流控制液相外延（ＣＣＬＰＥ）方法首次在（１００）ＩｎＰ衬底上成功地生长出Ｉｎ１－ｘＧａｘＡｓｙＰ１－ｙ（０．３０＜ｘ＜０．４７，０．７０＜ｙ＜０．９６）外延层，并对外延层特性进行了详细研究，提出在ＩｎＰ衬底上生长电外延层的机理，推导出生长动力学的理论模型，该模型与上述实验结果十分吻合。     

汽压控制直拉法生长Ⅲ－Ⅴ族材料的生长与特性──与标准液封直拉法材料的比较

利用汽压控制直拉（ＶＣＺ）法，成功地生长了ＩｎＰ和ＧａＡｓ单晶，其位错密度十分低，比液封直拉法生长的单晶要小一个数量级。ＶＰＥＧａＡｓ衬底的剩余应力是ＬＥＣ衬底的１／４。当分子束外延生长时，产生的滑移位错在ＶＣＺ衬底上得到明显改善。在Ｓ掺杂的ＶＰＲＩｎＰ晶体上没有滑移位错。在这种衬底上生长的ＶＰＥＩｎＧａＡｓ外延层显示出几乎没有传播位错，而且漏电流极小。     

无GaAs缓冲层MBE生长InSb材料的工艺及其特性

采用无ＧａＡｓ缓冲层，低温＋常规的方法在Ｇ８Ａｓ（１００）衬底上进行了ＩｎＳｂ薄膜的分子束外延（ＭＢＥ）生长，测试了样品的双晶Ｘ射线衍射半峰宽（ＦＷＨＭ），电学霍尔（Ｈａｌｌ）特性及红外透射谱。通过大量的实验发现。不生长０．５μｍＧａＡｓ缓冲层，同样可生长出电学性能及红外透过率都较理想的样品，这可缩短材料的生长周期，降低生产成本，对将来器件的批量制作有一定的意义。     

无GaAs缓冲层MBE生长InSb材料的工艺及其特性

采用无ＧａＡｓ缓冲层，低温＋常规的方法在ＧａＡｓ（１００）衬底上进行了ＩｎＳｂ薄膜的分析束外延（ＭＢＥ）生长，测试了样品的双晶Ｘ射线衍射半峰宽（ＦＷＨＭ），电学霍尔（Ｈａｌｌ）特性及红外透射谱。通过大量的实验发现：不生长０．５μｍＧａＡｓ缓冲层，同样可生长出电学性能及红外透过率都较理想的样品，这可缩短材料的生长周期，降低生产成本，对将来器件的批量制作有一定的意义。     

生长在In_xGa_（1－x）As（001）衬底上应变薄层GaAs的电子能带结构

采用经验的紧束缚方法对生长在ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（００１）衬底上的应变薄层ＧａＡｓ的电子能带结构进行了计算。应变对能带结构的影响按标度定则进行计算，其中标度指数根据对畸变势常数的实验值进行拟合而确定。给出了ＧａＡｓ／ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（００１）能带结构随衬底合金组分ｘ的变化关系，讨论了应变对能带色散关系的影响。     

MOCVD生长GaV的喇曼散射谱

对在ＧａＡｓ、Ａｌ２Ｏ３和Ｓｉ等衬底上ＭＯＣＶＤ技术生长的ＧａＮ薄膜进行了背散射几何配置下的喇曼散射测试分析和比较，观察到α相ＧａＮｌ模，Ａｌ模Ｅｌ模和Ｅ２模，结合射线衍射谱，分析了因不同生长工艺导致ＧａＮ／ＧａＡｓ样品的不同结构相的喇曼谱的差异，发现ＧａＮ喇曼谱与ＧａＮ外延层的结构相，完整性及工艺条件有关，可利用其作为检测ＧａＮ外延层结构特性的一种有用手段。     

LP－MOCVD生长InGaN单晶薄膜

报道了以Ａｌ２Ｏ３为衬底在ＧａＮ薄膜上ＬＰ－ＭＯＣＶＤ外延生长ＩｎＧａＮ单晶薄膜，并研究了ＩｎＧａＮ的生长特性。实验给出了ＩｎｘＧ１－ｘＮ合金的固相组分与汽相组分和生长温度的变化关系，并应用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、Ｘ射线回摆曲线（ＸＲＣ）和室温光致荧光（ＰＬ）谱等技术对外延层的晶体质量、完整性和发光特性进行了分析。发现ＩｎＧａＮ／ＧａＮ系统中保持适当的压应力有助于提高外延层的晶体完整性，减少非故意掺杂杂质的引入，能改善外延层的发光特性。     

生长在InxGa1—xAs（001）衬底上应变薄层GaAs的电子能带结构

采用经验的紧束缚方法对生长在ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（００１）衬底上的应变薄层ＧａＡｓ的电子能带结构进行了计算。应变对能带结构的影响按标度定则进行计算，其中标度指数根据对畸变势常数的实验值进行拟合而确定。给出了ＧａＡｓ／ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（００１）能带结构随衬底合金组分ｘ的变化关系，讨论了应变对能带色散关系的影响。     

射频磁控溅射掺氮ZnO薄膜的制备与表征

以ZnO为靶材,采用射频磁控溅射法,在衬底温度为450℃、混合气体压强为1.3Pa的条件下,在石英玻璃和抛光单晶硅衬底上沉积了一系列呈六角纤锌矿结构、沿(0002)晶面高度取向生长的ZnO薄膜.利用X射线衍射、四探针、原子力显微镜、吸收光谱和光致荧光光谱等实验分别对薄膜样品的晶体结构、表面形貌和光电特性进行了分析表征.结果表明,氮对ZnO薄膜的缺陷有明显的钝化作用,气体组分、溅射功率是影响ZnO薄膜沿C轴择优取向生长、结构特征和光电性质的重要因素.     

非对称三层钇铁石榴石薄膜光波导的模传输特性

通过液相外延法（ＬＰＥ），首先在钇镓石榴石（ＧＧＧ）基片（Ⅲ）晶面上生长ＣｏＹＩＧ薄膜，然后连续生长双层（ＢｉＡｌ）ＹＩＧ薄膜，制备出非对称三层钇铁石榴石薄膜波导，推导出这种结构的波导的波导层、缓冲层和吸收层模式的本征方程，以及微分法计算模吸收系数的公式。用这些方程计算了波导层模式的截止厚度和基模的有效折射率，以及波导层、缓冲层和吸收层模式的模吸收系数。     

GaAs衬底层选择性腐蚀技术

本文在ＧａＡｓＧａＡｌＡｓ选择性腐蚀的基础上进行了腐蚀ＧａＡｓ衬底层获得ＧａＡ／ＧａＡｌＡｓ外延层薄膜的二次腐蚀技术。最终选用了Ｃ３Ｈ４（ＯＨ）（ＣＯＯＨ）３．Ｈ２Ｏ－Ｈ２Ｏ２系选择性腐蚀液和Ｈ２ＳＯ４－Ｈ２Ｏ２系腐蚀液，获得了快速，可控制，重复性好的可全部可局部去除衬底的腐蚀方法。