ICP刻蚀损伤对金属场板结构SiC肖特基二极管电学性能的影响

本文通过电感耦合等离子体（ICP）系统地研究了各种刻蚀参数对4H-SiC刻蚀的影响,并进一步研究了刻蚀损伤对金属场板结构4H-SiC肖特基二极管电学性能的影响。研究表明刻蚀速率和SiC表面形貌都会受到ICP功率、RF功率、压强和刻蚀气体流量的影响。在高的ICP偏压下,观察到了刻蚀损伤（刻蚀坑和刻蚀锥）的形成。更深入的研究表明,这些刻蚀损伤的形成和SiC自身的缺陷有关。这些刻蚀损伤的存在会导致SiC肖特基二极管正反向I-V性能发生恶化。在刻蚀损伤严重的情况下,对比正反向I-V测试结果发现,在0~50V的绝对电压范围内,正向电流甚至远小于反向电流。     

具有高特征温度的808 nm大功率半导体激光器

研制出利用液相外延方法生长808 nm InGaAsP/GaAs分别限制单量子阱激光器,其室温连续输出功率达到4 W,室温工作的特征温度达到218 K.     

低栅漏电的增强型InAlN/GaN MISHEMT

中文：本文报道了采用热氧化的技术实现低栅泄漏电的增强型InAlN/GaN MISHEMT。在VDS=5V和VGS=0V时,关态漏极电流达到了10-7A/mm。器件的阈值电压为2.2V。当VDS=5V时,漏极电流在VGS=4.5V时,达到349mA/mm,在VGS=3.4V时,最大跨导为179ms/mm。在当VGS= -15V时候,器件的反向栅泄漏电流达到4.9?10-7A/mm。     

预辅Al及AlN缓冲层厚度对GaN/Si(111)材料特性的影响

主要研究了采用高温AlN缓冲层外延生长GaN/Si(111)材料的工艺技术。利用高分辨X射线双晶衍射(HRXRD)分析研究了GaN/Si(111)样品外延层的应变状态和晶体质量,通过原子力显微镜(AFM)分析研究了不同厚度的高温AlN缓冲层对GaN外延层的表面形貌的影响。实验结果表明,AlN缓冲层生长前预通三甲基铝(TMAl)的时间、AlN缓冲层的厚度对GaN外延层的应变状态、外延层的晶体质量以及表面形貌都有显著影响。得到最优的预辅Al时间为10s,AlN缓冲层的厚度为40nm。在此条件下外延生长的GaN样品(厚度约为1μm)表面形貌较好,X射线衍射(XRD)双晶摇摆曲线半峰全宽(FWHM)(0002)面和(10-12)面分别为452″和722″。     

立方相GaN的持续光电导

研究了金属有机物化学气相外延(MOVPE)方法生长的非故意掺杂的立方相GaN的持续光电导效应.在六方相GaN中普遍认为持续光电导效应与黄光发射有关,而实验则显示在立方GaN中,持续光电导效应与其中的六方相GaN夹杂有关系,而与黄光发射没有关系.文中提出,立方相GaN与其中的六方相GaN夹杂之间的势垒引起的空间载流子分离是导致持续光电导现象的物理原因.通过建立势垒限制复合模型,解释了立方相GaN的持续光电导现象的物理过程,并对光电导衰减过程的动力学作了分析.对实验数据拟合的结果证明以上的模型和推导是与实验相符的.     

980 nm高功率DBR半导体激光器的设计及工艺

设计并制作了非对称大光腔波导结构,利用分布布拉格反射技术,实现了980 nm波段高功率半导体激光器的稳定输出。在实验过程中,采用电子束光刻技术,结合感应耦合等离子刻蚀工艺,利用SiO_2作为硬掩模,并通过减小Ar离子的束流来减弱刻蚀过程中由于物理轰击作用对SiO_2硬掩模的消耗,制作出形貌良好、周期为890 nm、占空比为50%的分布布拉格反射器光栅;采用脊型波导激光器的制作工艺,成功制作出分布布拉格反射激光器,当器件注入电流15 A时,该激光器的输出功率高达10.7 W,斜率效率为0.73 W/A,器件阈值电流为0.95 A,中心波长为979.3 nm。该研究为GaAs基DBR半导体激光器的制作与研究提供了新思路。     

垂直腔面发射半导体激光器腔模位置对器件输出波长的影响研究

为得到高温环境下894.6 nm稳定波长激光输出的垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL), 设计并制备了腔模位置不同的VCSEL芯片;通过对VCSEL腔模位置、输出波长和温漂系数的测试分析,研究了腔模位置对器件输出波长的影响,发现腔模位置与输出波长具有线性对应关系。设计了腔模位置在890.5 nm的VCSEL外延片结构,经工艺制备得到了85 ℃高温环境下894.6 nm稳定波长激光输出的VCSEL芯片。实验结果表明,通过调控腔模位置可得到目标波长激光输出的VCSEL芯片,该研究为研制其他波段稳定波长激光输出的垂直腔面发射激光器奠定了基础。     

Silicon carbide and graphene based UV-IR dual-color detector

An ultraviolet-infrared dual-color detector is proposed and realized based on the vertical integration of single-layer graphene and a 4H-SiC layer by semiconductor micro-fabrication technology. The spectral response characteristics of the detector are analyzed. The ultraviolet response range is 208—356 nm with a responsivity larger than 0.4 mA/W and the infrared response range is 1.016—1.17 μm with a responsivity larger than 0.4 mA/W at room temperature and 5 V bias voltage. The peak responsivity of the graphene in the ultraviolet-C band at 232 nm is 0.73 mA/W and in the near infrared band at 1.148 μm is 0.64 mA/W. The peak responsivity of SiC layer in the ultraviolet-B band at 312 nm is 2.27 mA/W. Besides, the responsivity increases with the bias voltage.     

干法刻蚀和氢等离子体处理制备增强型p-GaN栅AlGaN/GaN HEMT特性

增强型p-GaN栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的栅与源漏之间的沟道特性对器件性能具有重要的影响.在同一晶圆衬底上,采用干法刻蚀和氢等离子体处理栅与源、漏之间的p-GaN,制备增强型p-GaN栅AlGaN/GaN HEMT.对器件静态、动态特性和栅极漏电特性进行研究,采用两种方法制备的器件均具有较高的击穿电压(＞850 V@10 μA/mm).通过氢等离子体处理制备的器件的方块电阻较大,导致输出电流密度较低,在动态特性和栅极漏电方面具有明显的优势,氢等离子体处理技术提高了界面态的缺陷激活能,从而实现了较低的栅极反向漏电.     

Si(111)衬底高温AlN缓冲层厚度及其结构特性

通过高分辨X射线衍射、光致发光、二次离子质谱(SIMS)、原子力显微镜和同步辐射X射线衍射分析了AlN缓冲层的厚度对GaN外延层的影响.实验表明,在缓冲层厚度为13～20nm之间时,GaN外延层的张应力最小,同时晶体质量和光学质量达到最优值.此外,SIMS分析表明,当AlN缓冲层位于13～20nm之间时,可有效抑制Si的扩散.