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Mn0.1Ti0.9O2-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.     

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Mn0.1Ti0.9O2-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.     

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。     

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。     

BaSm0.2Ti(4+x)O(9.3+2x)微波介质陶瓷的研究

该文采用固相法制备了BaSm_0.2Ti_(4+x)O_(9.3+2x)(x=0~0.6为摩尔分数)陶瓷,研究了不同x值对陶瓷相组成、显微结构和微波介电性能的影响。结果表明,在0≤x≤0.6时,随着x的增大,介电常数εr变化较小,品质因数与频率之积(Q×f)和频率温度系数τf均随x的增大而减小。当x=0.5时,可获得介电性能优异的BaSm_0.2Ti_(4+x)O_(9.3+2x)陶瓷:ε_r=46.9,Q×f≈18 237 GHz,τf≈2.2×10^-6/℃。     

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)。     

凝胶注模工艺制备Ce0.9Gd0.1O2-δ粉体及性能研究

采用凝胶注模工艺制备了Ce0.9Gd0.1O2-δ（GDC）粉体,对其性能进行了TG-DSC、XRD、TEM和粒度等表征,分别与同等原料采用传统固相合成工艺制备的粉体,与不同原料同种凝胶注模工艺制备的粉体进行了性能比较。采用不同压力成型了坯体,在1350℃烧结得到瓷体,对粉体的烧结性能和瓷体的电导性能进行了表征。结果表明：采用凝胶注模工艺在600℃就能获得纯相GDC粉体,比固相反应合成GDC粉体温度降低400℃;相比以氧化物为原料合成的粉体,以硝酸盐为原料采用凝胶注模工艺合成的粉体有助于氧化钆在氧化铈晶格中的固溶;在1350℃烧结获得相对密度为96.5%瓷体,600℃电导率为0.0258S/cm,满足中温电解质材料对电导率的要求。     

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。     

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(001）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.     

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。     

Growth Parameters for Thin Film InBi Grown by Molecular Beam Epitaxy

The alloying of bismuth with III–V semiconductors, in particular GaAs and InAs thin films grown by molecular beam epitaxy (MBE), has attracted considerable interest due to the accompanying changes in band structure and lattice constant. Specifically, bismuth incorporation in these compounds results in both a reduction in band gap (through shifting of the valence band) and an increase in the lattice constant of the alloy. To fully understand the composition of these alloys, a better understanding of the binary endpoints is needed. At present, a limited amount of literature exists on the III-Bi family of materials, most of which is theoretical work based on density functional theory calculations. The only III-Bi material known to exist (in bulk crystal form) is InBi, but its electrical properties have not been sufficiently studied and, to date, the material has not been fabricated as a thin film. We have successfully deposited crystalline InBi on (100) GaAs substrates using MBE. Wetting of the substrate is poor, and regions of varying composition exist across the substrate. To obtain InBi, the growth temperature had to be below 100 °C. It was found that film crystallinity improved with reduced Bi flux, into an In-rich regime. Additionally, attempts were made to grow AlBi and GaBi.     

半导体/超晶格分布布拉格反射镜(DBR) 的分子束外延生长

用分子束外延技术(MBE)生长了以GaAs/AlAs超晶格替代AlxGa1-xAs所形成的P型半导体/超晶格分布布拉格反射镜(DBR)．此分布布拉格反射镜的反射谱中心波长为850nm．由实验表明,19个周期的反射镜获得了高达99％以上的高反射率．与此同时,采取自行设计的二次钨丝掩膜质子注入法制成15μm×15μm的正方形电流注入区,以此测定P型反射镜的串联电阻,克服了湿化学腐蚀法中腐蚀深度不易控制及侧面同时被腐蚀的缺点,实验得出此P型反射镜的串联电阻仅为50Ω左右．在生长过程中,发现在只含一个铝源的分子束外延生长系统中,生长这种半导体/超晶格反射镜相对其他半导体/半导体反射镜要节省很多外延生长时间,因此较适合应用于多层结构的光电器件中．     

半导体/超晶格分布布拉格反射镜(DBR)的分子束外延生长

用分子束外延技术 (MBE)生长了以 Ga As/Al As超晶格替代 Alx Ga1 - x As所形成的 P型半导体 /超晶格分布布拉格反射镜 (DBR) .此分布布拉格反射镜的反射谱中心波长为 85 0 nm.由实验表明 ,19个周期的反射镜获得了高达 99%以上的高反射率 .与此同时 ,采取自行设计的二次钨丝掩膜质子注入法制成 15 μm× 15 μm的正方形电流注入区 ,以此测定 P型反射镜的串联电阻 ,克服了湿化学腐蚀法中腐蚀深度不易控制及侧面同时被腐蚀的缺点 ,实验得出此 P型反射镜的串联电阻仅为 5 0 Ω 左右 .在生长过程中 ,发现在只含一个铝源的分子束外延生长系统中 ,生长这种半     

分子束外延InSb薄膜材料的表面微观形貌研究

用原子力显微镜等方法研究了在InSb (001)衬底和(001)偏(111)B面2°衬底上分子束外延生长的同质外延薄膜和掺Al薄膜样品表面的微观形貌。对比了不同衬底同质外延时生长模式的差异,并观察了加入Al后引入的交叉影线,分析了其产生的原因。研究表明,使用有偏角的衬底更有利于减少分子束外延薄膜的表面缺陷。     

Photoluminescence Characterization of Boron-doped Si Layers Grown by Molecular Beam Epitaxy

Photoluminescence spectra were used to characterize the boron-doped Si layers grown by molecular beam epitaxy using HBO2 as the doping source. The influence of boron doping concentration on the dislocation-related photoluminescence spectra of molecular beam epitaxy Si layers annealed at 900 ℃ was studied with different doping concentrations and growth temperature. The broad photoluminescence band（from 0.75 eV to 0. 90 eV） including D1 and D2 bands was associated with high boron doping concentration in the samples, while D3 and D4 bands might be related to oxygen precipitates.     

GSMBE外延生长SGOI材料的退火行为

在SIMOX SOI超薄硅衬底上外延生长了高质量SiGe合金薄膜来制备SGOI(SiGe on insulator)样品，并研究了其在1050℃氧化气氛中的高温退火行为．用Raman，DCXRD，RBS和光学显微镜等分析手段对SGOI样品在退火前后的性能进行了表征．分析结果表明：SGOI样品表面的穿透位错密度约为5e５ｃｍ－２；高温退火处理可以促进SGOI样品中异质外延生长SiGe合金薄膜的弛豫化和超薄Si夹层向SiGe合金薄膜的转化，进一步提高SiGe薄膜的晶体质量，并且有助于获得高Ge组分的SGOI材料．     

GSMBE外延生长SGOI材料的退火行为

在SIMOX SOI超薄硅衬底上外延生长了高质量SiGe合金薄膜来制备SGOI(SiGe on insulator)样品,并研究了其在1050℃氧化气氛中的高温退火行为.用Raman,DCXRD,RBS和光学显微镜等分析手段对SGOI样品在退火前后的性能进行了表征.分析结果表明:SGOI样品表面的穿透位错密度约为5×105cm-2;高温退火处理可以促进SGOI样品中异质外延生长SiGe合金薄膜的弛豫化和超薄Si夹层向SiGe合金薄膜的转化,进一步提高SiGe薄膜的晶体质量,并且有助于获得高Ge组分的SGOI材料.     

Characterization of HgCdTe Films Grown on Large-Area CdZnTe Substrates by Molecular Beam Epitaxy

Recent advances in growth of Hg_1?x Cd _x Te films on large-area (7 cm × 7.5 cm) CdZnTe (CZT) substrates is presented. Growth of Hg_1?x Cd _x Te with good uniformity on large-area wafers is achieved using a Riber 412 molecular beam epitaxy (MBE) tool designed for growth of Hg_1?x Cd _x Te compounds. The reactor is equipped with conventional CdTe, Te, and Hg sources for achieving uniform exposure of the wafer during growth. The composition of the Hg_1?x Cd _x Te compound is controlled in situ by employing a closed-loop spectral ellipsometry technique to achieve a cutoff wavelength (λ _co) of 14 μm at 78 K. We present data on the thickness and composition uniformity of films grown for large-format focal-plane array applications. The composition and thickness nonuniformity are determined to be <1% over the area of a 7 cm × 7.5 cm wafer. The films are further characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy, optical microscopy, and Hall measurements. Additionally, defect maps show the spatial distribution of defects generated during the epitaxial growth of the Hg_1?x Cd _x Te films. Microdefect densities are in the low 10³ cm^?2 range, and void defects are below 500 cm^?2. Dislocation densities less than 5 × 10⁵ cm^?2 are routinely achieved for Hg_1?x Cd _x Te films grown on CZT substrates. HgCdTe 4k × 4k focal-plane arrays with 15 μm pitch for astronomical wide-area infrared imagers have been produced using the recently developed MBE growth process at Teledyne Imaging Sensors.