展望氮化镓器件的光辉未来

由于日本日亚化学公司S．Nakamura1997年演示的连续波二极管激光器的外推寿命达到了10000h，氨化镓（GaN）研究人员将会记住这一年。同年的材料研究协会（MRS）秋季会议（1997年12月1～5日在波士顿举行）也因此及时地给Nakamura的GaN发光二极管商业化成就授予了材料研究协会奖，并且很快把二极管激光器包括到“GaN二极管激光器的工业应用”辅导会议中。该辅导包括三个专家讲演的特邀论题，即印刷、光记录和显示业，由此地激起了GaN激光器对这些领域未来影响的设想。加州施乐帕罗·阿尔多研究中心的R．Bringans评述了印刷业和它转移到…     

更长寿命的蓝光激光器

在宣布第一个连续输出氧化镓（GaN）蓝光半导体激光器（室温运转）之后的不到一年时间里，日本日亚化学工业公司的Nakamura等人又报导了演示寿命为3000h和估计寿命超过10000h的蓝光激光器[1]。现在这种激光器已达到商品化应用范围，在此应用中，10000到20000h的寿命是需要的。日亚估计，商品化GaN激光二极管将于1998秋推向市场。据我们所知，Nakamura最近发展的以GaN为基础的紫、绿、蓝绿发光二极管和激光二极管对世界肯定有巨大影响，它已为科学和商品化应用开辟了一种新的材料体系。这种器件有巨大的现成商业市场：如用于显示器、高密…     

GaN基紫外探测器

随着GaN基紫外材料的日益成熟,GaN基紫外探测器发展迅速,被认为是和发光二极管、激光器同样重要的器件。本文讨论了紫外探测的意义,介绍了国内外近期研制的各种器件结构的GaN基紫外探测器和紫外焦平面。     

GaN系材料的蓝紫色半导体激光器

日亚化学工业公司成功地使用GaN系材料制作的蓝紫色半导体激光器，进行了室温脉冲振荡。该器件使用InGaN多重量子阱结构为其激活层。该半导体激光器的脉冲宽为1μs，占空比0．001条件下接通电流时，开始产生电流密度为4kA／cm2的振荡。最大脉冲功率为几＋mW，发光光谱的半值宽为1nm～3nm。目前传统开发中的蓝色半导体激光器采用ZnSe系材料。这次开发采用GaN系材料是对短波长半导体激光器在选材上的有力补充。该公司已开发的GaN系蓝色发光管亮度为2．5cd，绿色发光管亮度为12cd。GaN系材料的蓝紫色半导体激光器@孙再吉…     

北大成功研制出氮化镓基激光二极管

北京大学物理学院宽禁带半导体研究中心研制的氮化镓基激光二极管实现了电注入激射，激光波长405nm，峰宽0．12nm。这是继2004年7月该中心率先在国内获得光泵浦GaN基激光器受激发射之后所取得的又一突破。GaN基激光器是波长最短的半导体激光器．波长为405nm范围的蓝一紫光GaN基激光器是发展下一代大容量高密度光存储信息技术的关键性器件。在国防建设、生物、环境、照明、显示、打印和医疗等领域，也具有广阔的应用前景和巨大的市场需求。研制GaN基激光器是国家高科技攻关的重要项目之一。     

GaN垂直腔面发射激光器研究进展

氮化镓(GaN)垂直腔面发射激光器(VCSEL)在近20年来获得了飞速发展,已成为下一代半导体激光器的研究热点。GaN是制造从紫外波段到绿色波段光电子器件的绝佳材料,而VCSEL具有阈值和发散角小、调制速率高,以及输出光束呈圆对称等特点。首先回顾了基于GaN的VCSEL的发展历史,简要介绍了它的主要应用方向;然后讨论了反射镜与谐振腔设计与制造中的关键问题;接着分析了三种不同结构的GaN VCSEL的散热机理,并分析讨论了优化散热的策略;最后介绍了基于GaN的蓝色、绿色和紫外VCSEL的研究进展及最新思路。     

国外GaN功率器件衬底材料和外延技术研发现状

GaN基功率器件的衬底和外延技术的发展对于器件性能的提升和成本的降低起着非常重要的作用.介绍了国外SiC基、Si基以及新型金刚石基GaN功率器件衬底材料和GaN外延技术的研发现状.重点讨论了大尺寸衬底技术(6英寸SiC衬底、8英寸Si衬底)、GaN HEMT与Si CMOS器件异质集成技术以及金刚石基GaN HEMT材料集成技术的研发进展.分析了GaN功率器件材料技术的发展趋势,认为更大尺寸更高质量衬底和外延材料制作、外延技术的改进、金刚石等新型衬底材料研发以及GaN基材料与Si材料的异质集成技术等将是未来研究的重点.     

GaN基和GaAs基半导体激光器的电学特性研究

介绍了一种能够全面表征半导体二极管器件的电学特性的方法,此方法结合半导体二极管的正向交流特性和直流特性,称之为正向交流小信号法。利用该方法深入地研究和对比分析了GaN基和GaAs基半导体激光器的电学特性,包括表观电容、串联电阻和理想因子。实验结果表明,对于GaN基和GaAs基半导体激光器,其开始发光的过程同步于其电容由正转变为负的过程。进一步实验结果表明,GaN基半导体激光器比GaAs基半导体激光器具有更大的串联电阻和更大的理想因子。这是由于GaN基激光器的器件工艺不够完善以及外延生长的GaN材料具有很大的位错密度。该研究为提高和改善GaN基激光器的性能提供了必要的依据以及理论指导。     

808nm GaAs/AlGaAs大功率半导体激光器波长的影响因素及控制

通过对影响GaAs／AlGaAs激光器波长的各种因素的分析讨论与实验研究，制备了性能优良的808umGaAs／AlGaAs大功率激光器材料．应用此材料制作的激光器的结果表明，器件室温连续输出功率1W时，激射波长仍可保持在808nm附近，器件的室温连续输出功率已达2.3W．     

化合物半导体器件与电路的研究进展

介绍了GaAs,InP和GaN等几种重要化合物半导体电子器件的特点、应用和发展前景。回顾了GaAs,InP和GaN材料的材料特性及其器件发展历程与现状。分别讨论了GaAs基HEMT由PHEMT渐变为MHEMT结构和性能的变化,GaAs基HBT在不同电路应用中器件的特性,InP基HEMT与HBT的器件结构及工作特性,GaN基HEMT与HBT的器件特性参数。总体而言,化合物半导体器件与电路在高功率和高频电子器件方面发展较快,GaAs,InP和GaN材料所制得的各种器件电路工作在不同的频率波段,其在相关领域发展潜力巨大。     

SiC衬底上的蓝光半导体激光器

日本富士通实验公司已演示了电脉冲氮化镓（GaN）基蓝光半导体激光器的5小时室温运转。该器件做在碳化硅（SIC）衬底上。该激光器的主要特性包括414urn输出对蓝光输出激光器而言．碳化硅（SIC）衬底相对于刚玉有几个优点。由于激光腔反射器可用解理面形成，并且SIC导电．SIC衬底较易制诈波长、3O0us脉冲运转80OmA阈值电流和20mw的最高输出功率。这是SIC衬底上蓝光GaN激光器的第二个成功开发的报导，器件在室温下脉冲运转。第一个成功报导是美国克利研究公司开发的，它的器件寿命较短。研究人员用普通低气压金属无机汽相外延（MOV…     

GaN基蓝紫光激光器的材料生长和器件研制

报道了国内首次研制成功的GaN基蓝紫光激光器的材料外延生长、器件工艺和特性.用MOCVD生长了高质量的GaN及其量子阱异质结材料,以及异质结分别限制量子阱激光器结构材料.GaN材料的X射线双晶衍射摇摆曲线(0002)对称衍射和(10(-1)2)斜对称衍射半宽分别为180″和185″;3μm厚GaN薄膜室温电子迁移率达到850cm2/(V·s).基于以上材料,分别成功研制了室温脉冲激射增益波导和脊型波导激光器,阈值电流密度分别为50和5kA/cm2,激光发射波长为405.9nm,脊型波导结构激光器输出光功率大于100mW.     

AlN阻挡层对AlGaN/GaN HEMT器件的影响

利用低压MOCVD技术在蓝宝石衬底上生长了AlGaN/GaN异质结和AlGaN/AlN/GaN异质结二维电子气材料,采用相同器件工艺制造出了AlGaN/GaN HEMT器件和AlGaN/AlN/GaN HEMT器件.通过对两种不同器件的比较和讨论,研究了AlN阻挡层的增加对AlGaN/GaN HEMT器件性能的影响.     

AlN阻挡层对AlGaN/GaNHEMT器件的影响

利用低压MOCVD技术在蓝宝石衬底上生长了AlGaN/GaN异质结和AlGaN/AlN/GaN异质结二维电子气材料,采用相同器件工艺制造出了AlGaN/GaN HEMT器件和AlGaN/AlN/GaN HEMT器件.通过对两种不同器件的比较和讨论,研究了AlN阻挡层的增加对AlGaN/GaN HEMT器件性能的影响.     

GaN基材料半导体激光器综述

叙述了激光器材料的发展,回顾了GaN薄膜制备的几个技术进展,总结了GaN基材料激光器(LDs)的发展历程。     

金刚石的制作及其光电应用

许多在紫外和可见光波长发光的器件使用Ⅱ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅴ族二元材料。介电材料的带隙越大，发射光的波长就越短。数据存储需要更短的波长，但很难找到合适的材料。因此，蓝光激光器面临的困难要远大于红光和绿光激光器，直到日本学者开发了一种基于GaN的室温蓝光激光器，发射光的波长在450 nm以下。Nichia现已批量生产蓝光激光器，世界很多研究组都在开发极具商业前景的GaN蓝光发射器和光子探测器。要获得更短波长，钻石值得考虑，因为它具有大带隙（约5.5eV)。但对于金刚石电子元件就不同，因为以化学气相淀积制造单晶金刚石很困难，而这对…     

氮化物半导体电子器件的若干研究进展

近年来,氮化物半导体电子器件和材料研究有了重大的进展。在国家自然科学基金资助下,西安电子科技大学、北京大学和中科院微电子所完成了国家自然科学基金重点项目《GaN宽禁带微电子材料和器件重大基础问题研究》。致力于通过氮化物电子材料和器件的基础物理机理研究提高GaN电子材料的结晶质量和电学性能、发展新结构GaN异质结材料研究,获得高性能的GaN HEMT微波功率器件。本文主要介绍该项目在GaN微波功率HEMT和新型高k栅介质MOS-HEMT、InAlN/GaN材料的生长和物性缺陷分析以及HEMT器件研制、GaN异质结的量子输运和自旋性质研究以及GaN材料高场输运性质和耿氏器件等几个方面取得的研究进展。     

GaN功率开关器件的发展与微尺度功率变换

GaN材料具有高的击穿场强、高的载流子饱和速度和能形成高迁移率、高密度的二维电子气,使得GaN功率开关器件具有关断电压高、导通电阻小、工作频率高等特点。GaN功率开关器件将成为高效率与超高频(UHF)电力电子学发展的重要基础之一。综述了GaN功率开关器件的发展历程、现状、关键技术突破、应用研究和微功率变换集成。重点评估了常开和常关两类GaN功率开关器件的异质结外延材料的结构、器件结构优化、器件的关键工艺、增强型器件的形成技术、器件性能、可靠性、应用特点和微系统集成。最后总结了新世纪以来GaN新一代电力电子器件技术进步的亮点。     

GaN功率开关器件的发展与微尺度功率变换北大核心CSCD

GaN材料具有高的击穿场强、高的载流子饱和速度和能形成高迁移率、高密度的二维电子气,使得GaN功率开关器件具有关断电压高、导通电阻小、工作频率高等特点。GaN功率开关器件将成为高效率与超高频(UHF)电力电子学发展的重要基础之一。综述了GaN功率开关器件的发展历程、现状、关键技术突破、应用研究和微功率变换集成。重点评估了常开和常关两类GaN功率开关器件的异质结外延材料的结构、器件结构优化、器件的关键工艺、增强型器件的形成技术、器件性能、可靠性、应用特点和微系统集成。最后总结了新世纪以来GaN新一代电力电子器件技术进步的亮点。     

基于GaN材料p型掺杂的研究进展

GaN材料作为第三代半导体材料已成为短波长光电子器件及高频,高压、高温微电子器件制备的最优选材料,而难以获得高质量的P型GaN成为阻碍GaN器件进一步发展和应用的重要原因.介绍了P型掺杂存在的问题,讨论了P型掺杂的激活方法和机理,综述了目前P型掺杂国内外的研究进展情况,最后指出了今后的研究方向.