(Al)GaInP材料的MOCVD生长研究

对可见光半导体光电子材料Ga0．5In0．5P、(AlXGa1-x)0.5In0.5P的MOCVD生长进行了研究。使用X射线双晶衍射和PL谱测量结合的手段,研究了生长速度和生长温度对材料质量的影响。根据测试结果优化了(Al)GaInP材料的生长速度和生长温度。为研制出高性能的650nm半导体激光器打下良好的材料基础。     

全固源分子束外延生长InP和InGaAsP

在国产分子束外延设备的基础上 ,利用新型三温区阀控裂解源炉 ,对 In P及 In Ga As P材料的全固源分子束外延 (SSMBE)生长进行了研究。生长了高质量的 In P外延层 ,表面缺陷密度为 65cm- 2 ,非故意掺杂电子浓度约为 1× 1 0 16cm- 3.In P外延层的表面形貌、生长速率及 p型掺杂特性与生长温度密切相关 .研究了 In Ga As P外延材料的组分特性 ,发现在一定温度范围内生长温度对 族原子的吸附系数有较大影响 .最后得到了晶格匹配的 In0 .56Ga0 .4 4 As0 .94 P0 .0 6材料 ,低温光致发光谱峰位于 1 50 7nm,FWHM为 9.8me V.     

掺Si对AlGaInP/GaInP多量子阱发光性能的影响

研究了Si掺杂对MOCVD生长的(Al0.3Ga0.7)In0.5P/Ga0.5In0.5P多量子阱发光性能的影响.样品分为两类:一类只生长了(Al0.3Ga0.7)In0.5P/Ga0.5In0.5P多量子阱结构;另一类为完整的多量子阱LED结构.对于只生长了(Al0.3Ga0.7)In0.5P/Ga0.5In0.5P多量子阱结构的样品,掺Si没有改变量子阱发光波长,但使得量子阱发光强度略有下降,发光峰半高宽明显增大.这应是掺Si使量子阱界面质量变差导致的.而在完整LED结构的情况下,掺Si却大大提高了量子阱的发光强度.相对于未掺杂多量子阱LED结构,垒层掺Si使多量子阱的发光强度提高了13倍,阱层和垒层均掺Si使多量子阱的发光强度提高了28倍,并对这一现象进行了讨论.     

RCLED的制作工艺与性能研究

设计并用MOCVD在GaAs衬底上分别生长了以34对AlAs/Al0.5Ga0.5As材料为下DBR,6对(Al0.3Ga0.7)0.5In0.5P/AlInP材料为上DBR,以及有源区为3个GaInP/(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P量子阱的外延片。设计了以SiO2做阻挡层,并且深腐蚀过有源区的台形RCLED的工艺结构,利用光刻、腐蚀、等离子化学气相沉淀(PECVD)以及溅射等工艺,成功制备了波长为650nm的谐振腔发光二极管(RCLED),并对其性能进行了测试。通过与普通LED相比较发现,RCLED不仅具备更强的轴向光强和更高的提取效率,而且具有更窄的光谱线宽、更小的发散角、更好的发射方向性,利于与塑料光纤进行耦合。     

MOCVD GaInP材料生长过程热力学及其特性

本文通过MOCVDGaInP的生长速率，组分In的气相分配比与生长温度的关系，较强细地对GaInP生长过程中的热力学进行了研究，并研究了低温GaInP缓冲层对高温GaInP外延生长的影响，根据GaInP的组分．随生长温度的变化关系，生长出质量较好的短波长Ga0.65In0.35P材料．     

全固源分子束外延InAsP/InGaAsP多量子阱1.55μm激光器

利用新型全固源分子束外延技术 ,对 1 .5 5 μm波段的 In As P/ In Ga As P应变多量子阱结构的生长进行了研究。实验表明 ,较低的生长温度或较大的 / 束流比有利于提高应变多量子阱材料的结构质量 ,而生长温度对材料的光学特性有较大的影响。在此基础上生长了分别限制多量子阱激光器结构 ,制作的氧化物条形宽接触激光器实现了室温脉冲工作 ,激射波长为 1 5 63 nm,阈值电流密度为 1 .4k A/ cm2 。这是国际上首次基于全固源分子束外延的 1 .5 5 μm波段 In As P/ In Ga As P多量子阱激光器的报道     

分子束外延GaAs基M-HEMT与Si基HEMT材料研究北大核心

在GaAs基渐变缓冲层高迁移率晶体管(M-HEMT)器件中,二维电子气的输运性能对器件性能有决定性作用。系统研究了GaAs M-HEMT材料中不同In组分沟道和生长温度对沟道电子迁移率和薄层电子浓度的影响。结果表明,沟道In组分为0.65时,材料电学性能最好;提高生长温度能有效提高材料的迁移率。为了后续将Si CMOS技术与HEMT材料结合实现高集成度应用,将M-HEMT结构外延在硅衬底上并得到了初步的研究结果,室温下电子迁移率为3300 cm^(2)/(V·s),薄层电子浓度为4.5×10^(12)cm^(-2)。     

全固源分子束外延生长InP和InGaAsP

在国产分子束外延设备的基础上,利用新型三温区阀控裂解源炉,对InP及InGaAsP材料的全固源分子束外延(SSMBE)生长进行了研究.生长了高质量的InP外延层,表面缺陷密度为65cm-2,非故意掺杂电子浓度约为1×1016cm-3.InP外延层的表面形貌、生长速率及p型掺杂特性与生长温度密切相关.研究了InGaAsP外延材料的组分特性,发现在一定温度范围内生长温度对Ⅲ族原子的吸附系数有较大影响.最后得到了晶格匹配的In0.56Ga0.4As0.04P06材料,低温光致发光谱峰位于1507 nm,FWHM为9.8 meV.     

掺Si对AlGaInP/GaInP多量子阱发光性能的影响

研究了Si掺杂对MOCVD生长的（Al0.3Ga0.7）In0.5P/Ga0.5In0.5P多量子阱发光性能的影响．样品分为两类：一类只生长了（Al0.3Ga0.7）In0.5P/Ga0.5In0.5P多量子阱结构;另一类为完整的多量子阱LED结构．对于只生长了（Al0.3Ga0.7）In0.5P/Ga0.5In0.5P多量子阱结构的样品,掺Si没有改变量子阱发光波长,但使得量子阱发光强度略有下降,发光峰半高宽明显增大．这应是掺Si使量子阱界面质量变差导致的．而在完整LED结构的情况下,掺Si却大大提高了量子阱的发光强度．相对于未掺杂多量子阱LED结构,垒层掺Si使多量子阱的发光强度提高了13倍,阱层和垒层均掺Si使多量子阱的发光强度提高了28倍,并对这一现象进行了讨论．     

富磷熔体中生长的φ100 mm掺硫InP单晶研究

采用原位磷注入合成法在高压单晶炉内合成富磷的磷化铟 (In P)熔体 ,并利用液封直拉法 (LEC)生长出了 1 0 0 mm In P掺硫单晶材料。对富磷单晶分别用快速扫描光荧光谱技术、腐蚀金相法和扫描电镜进行了研究。结果表明在富磷量足够大的情况下 ,晶片上会出现孔洞 ,并对孔洞周围位错的形成原因及分布进行了分析。 1 0 0 mm In P单晶的平均位错密度也没有明显的增加 ,为今后生长更大尺寸的完整 In P单晶奠定了良好的基础     

Mg在InGaAlP及GaP材料中的掺杂行为

利用 SIMS分析技术 ,研究了在 In Ga Al P和 Ga P材料中 ,MOCVD工艺参数对 Mg的掺杂行为的影响 .实验结果表明 ,在较高温度下 ,Mg在生长表面的再蒸发决定了 Mg的掺杂浓度随衬底温度增加呈指数下降 ;而当载流子浓度饱和时 ,杂质 Mg在材料中的置换填隙机制使得 Mg的激活率随 Cp2 Mg流量的再增加反而下降 .同时通过计算得到 Mg在 In Ga Al P及 Ga P中的再蒸发激活能分别约为 0 .9e V和 1.1e V     

MBE生长InGaAs/In_(0.32≤x≤0.52)Al_(1-x)As MM-HEMT材料

在GaAs衬底上利用分子束外延技术生长了不同In组分的MetamorphicHEMT(简称MM-HEMT)。通过对MM-HEMT材料中台阶式缓冲层材料种类、台阶宽度、初始组分以及生长温度等生长参数、生长条件和结构参数进行优化,得到了具有良好电学性能的MM-HEMT材料,其二维电子气迁移率和浓度指标与国外同期水平相当。     

共振隧穿弱光探测器的分子束外延生长条件优化

对一种共振隧穿弱光探测器的分子束外延生长条件进行了研究。对探测器结构进行设计,研究了不同Al束流和不同生长温度下In0.52Al0.48As材料的生长质量,结合X射线衍射及原子力显微镜测试结果确定了In0.52Al0.48As材料的最佳生长条件。研究了不同Ga束流下In0.53Ga0.47As材料的生长质量,并采用一种衬底变温的生长方法解决了恒温生长较厚In0.53Ga0.47As外延层时表面容易出现点状突起的问题,获得了平整的In0.53Ga0.47As外延表面。分别采用恒温和变温的生长方法制备了探测器样品,并对其电流-电压特性及光响应进行了测试,测试结果表明,采用变温生长方法制备的探测器样品具有更高的峰值电流和光响应。     

生长温度对In0.82Ga0.18As表面形貌和结晶质量的影响

采用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)技术,在InP衬底上外延生长In0.82Ga0.18As.研究生长温度对In0.82Ga0.18As表面形貌、结晶质量和Ⅲ族源铟镓比的影响.扫描电子显微镜观察样品的表面形貌.X射线衍射用于表征材料的组分和结晶质量.结果表明,生长温度强烈地影响In0.82Ga0.18As材料的表面形貌和结晶质量.样品的表面形貌随生长温度的增加由典型的2D生长模式过渡到3D生长模式.X射线衍射曲线半峰全宽为1224、1454、2221、2527 S,分别对应于生长温度为410、430、450、470℃四个样品.此外,Ⅲ族源铟镓比值也随生长温度的增加从0.42增大到4.62.     

大应变InGaAs/GaAs/AlGaAs微带超晶格中波红外QWIP的MOCVD生长

基于中波红外(峰值响应波长4.5μm)量子阱红外探测器QWIP进行了大应变In0.34Ga0.66As/GaAs/Al0.35Ga0.65As微带超晶格结构的MOCVD外延生长研究。通过对生长温度、生长速率、Ⅴ/Ⅲ比以及界面生长中断时间等生长参数的系统优化,获得了高质量的外延材料。     

AlGaInP红、橙、黄光高亮度LED外延材料

采用金属有机化合物汽相淀积技术生长用于高亮度发光管 (UB-L ED)的 Al Ga In P/Ga As半导体微结构材料 ,突破了材料结构设计和材料生长工艺的关键技术 ,生长出满足于 Cd级的红、橙、黄光 L ED器件的外延材料。     

MBE生长InGaAs／n0.32≤x≤0.52Al1—xAs MM—HEMT材料

在GaAs衬底上利用分子来外延技术生长了不同In组分的Metamorphic HEMT(简称MM—HEMT)。通过对MM—HEMT材料中台阶式缓冲层材料种类、台阶宽度、初始组分以及生长温度等生长参数、生长条件和结构参数进行优化，得到了具有良好电学性能的MM—HEMT材料，其二维电子气迁移率和浓度指标与国外同期水平相当。     

与GaN晶格匹配的InAlN分子束外延生长及其性能北大核心CSCD

采用等离子体辅助的分子束外延(MBE)方法制备了InAlN外延薄膜,探讨了InAlN材料In原子数分数和生长条件的关系,以及等效束流强度(BEP)对材料质量的影响。绘制了InAlN关于温度与In和Al BEP的生长相图,经过优化后生长了与GaN晶格匹配的InAlN外延薄膜。使用高分辨率透射电子显微镜、X射线衍射仪、原子力显微镜和阴极荧光光谱(CL)对制备的InAlN材料进行了测试和表征。结果表明,InAlN/GaN异质界面清晰,In_(0.18)Al_(0.82)N外延材料(002)面X射线衍射峰半高宽为263 arcsec,表面粗糙度仅为0.23 nm,CL发光波长为283 nm,弯曲系数为5.2 e V,根据CL图像估算的材料位错密度约为2×108cm-2。     

生长温度对MOCVD外延生长InGaN的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法,在GaN/蓝宝石复合衬底上生长了InGaN薄膜,并研究了生长温度对InGaN薄膜的In组分、结晶品质和发光特性的影响.实验中发现随着生长温度的降低,InGaN薄膜中的In组分提高,但结晶品质显著下降.X射线衍射(XRD)联动扫描的结果显示即使在In组分增大至0.57时也没有发现相分离现象,光致发光(PL)谱测量的结果表明InGaN薄膜的PL峰位随着In组分升高而向低能方向移动,半高宽随着In组分增加而增加.     

生长温度对MOCVD外延生长InGaN的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法,在GaN/蓝宝石复合衬底上生长了InGaN薄膜,并研究了生长温度对InGaN薄膜的In组分、结晶品质和发光特性的影响.实验中发现随着生长温度的降低,InGaN薄膜中的In组分提高,但结晶品质显著下降.X射线衍射(XRD)联动扫描的结果显示即使在In组分增大至0.57时也没有发现相分离现象,光致发光(PL)谱测量的结果表明InGaN薄膜的PL峰位随着In组分升高而向低能方向移动,半高宽随着In组分增加而增加.