色散对GaN和ZnO的XRD摇摆曲线的影响

在用X射线双晶衍射研究GaN和ZnO结晶性能的实验中,观察到(102)非对称衍射摇摆曲线的半峰宽比(002)对称衍射更窄以及ZnO(002)摇摆曲线分裂的现象.经研究证实,这是由于Kα2线参与衍射引起的.通过计算Kα1和Kα2线在不同晶面衍射的分离角并与实验现象对比,阐明了GaN样品(102)半峰宽比(002)小以及ZnO(002)衍射峰分裂的原因.在此基础上,进一步分析了在使用不同参考晶体的双晶衍射系统中,GaN和ZnO的各晶面被X射线色散展宽的情况,并提出,在使用Si,Ge或GaAs的(220)面为参考晶面的双晶衍射仪中,GaN和ZnO的(002)和(102)面摇摆曲线的半峰宽受色散效应的影响小;而在使用Si,Ge或GaAs的(004)面为参考晶面的双晶衍射系统中,(002)和(102)面摇摆曲线的半峰宽受色散效应影响较大,此时(004)和(103)受色散影响小,因此用来表征晶体质量将更可靠.     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用常压金属有机物化学气相淀积法在(0001)Al2O3衬底上生长出高质量ZnO单晶膜,在空气中进行了710～860℃不同温度的退火处理.用X射线双晶衍射、光致发光法研究了退火温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.ZnO(002)面X射线双晶ω扫描曲线的半高宽(FWHM) 随退火温度的升高变小,770℃后基本保持不变,ZnO(102)面双晶ω扫描曲线的FWHM一直变小.770℃退火后ZnO样品X射线ω-2θ扫描曲线中出现ZnO2(200)衍射峰.同时,光致发光测试表明,随着退火温度升高,带边发光强度减弱,与深能级有关的绿带发光出现并逐渐增强.通过ICP刻蚀,去除退火后样品的表面层,ω-2θ扫描曲线中ZnO2(200)衍射峰和PL谱中绿带发光均消失,表明ZnO2相和深能级缺陷在样品表面.     

MOCVD系统中压力和压差控制技术研究

介绍了压力和压差控制在MOCVD系统眼1演中的作用,比较了两种不同的压力和压差控制技术的优缺点,解析了国际上此类设备中压力和压差控制有关技术特点,以及用国产质量流量控制器和压力、压差传感器为主要部件研制的压力、压差控制器,在ZnO生长的MOCVD设备中良好的效果。     

色散对GaN和ZnO的XRD摇摆曲线的影响

在用X射线双晶衍射研究GaN和ZnO结晶性能的实验中,观察到(102)非对称衍射摇摆曲线的半峰宽比(002)对称衍射更窄以及ZnO(002)摇摆曲线分裂的现象．经研究证实,这是由于Kα2线参与衍射引起的．通过计算Kα1和Kα2线在不同晶面衍射的分离角并与实验现象对比,阐明了GaN样品(102)半峰宽比(002)小以及ZnO(002)衍射峰分裂的原因．在此基础上,进一步分析了在使用不同参考晶体的双晶衍射系统中,GaN和ZnO的各晶面被X射线色散展宽的情况,并提出,在使用Si,Ge或GaAs的(220)面为参考晶面的双晶衍射仪中,GaN和ZnO的(002)和(102)面摇摆曲线的半峰宽受色散效应的影响小;而在使用Si,Ge或GaAs的(004)面为参考晶面的双晶衍射系统中,(002)和(102)面摇摆曲线的半峰宽受色散效应影响较大,此时(004)和(103)受色散影响小,因此用来表征晶体质量将更可靠．     

表面覆盖退火对ZnO薄膜光学性质的影响

研究了暴露在空气中退火和表面覆盖蓝宝石基板退火对MOCVD生长的ZnO薄膜光学性质的影响.研究发现,暴露在空气中退火虽可以去除薄膜中的氢杂质,并在低温光致发光(PL)谱中观察到与氢相关的束缚激子峰消失,但是退火后样品室温PL谱中可观察到很强的可见光发射,表明样品中引入了大量的深能级,样品的自由激子发光没有增强.而表面覆盖蓝宝石基板退火的样品,有效去除了氢杂质,但没有观察到可见光发射,说明表面覆盖蓝宝石基板退火可以有效地保护ZnO表面不分解,不生成深能级中心.由于激子束缚中心的减少,表面覆盖退火样品的自由激子发射大大增强.     

生长温度对ZnO薄膜性能的影响

采用常压金属有机化学气相沉积技术在Al2O3(0001)衬底上生长出高质量的ZnO薄膜.用X射线双晶衍射ω和θ-2θ扫描、室温光致发光研究了不同生长温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.结果表明,随着生长温度的升高,ZnO薄膜的c轴晶格常数逐渐增大,a轴晶格常数逐渐变小,同时带隙相应逐渐增大.     

MOCVD法生长的ZnSe外延单晶膜的光致发射光谱特性的研究

本文研究了在MOCVD系统上生长的ZnSe单晶膜的光致发光特性,观察到77K下自由激子发射,束缚激子发射,施主受主对发射及其声子伴线。Raman背散射测量表明ZnSe LO声子能量31mev。     

Ag掺杂ZnO的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对Ag掺杂ZnO的几何结构、杂质形成能和电子结构进行了比较系统的研究.研究表明,掺Ag导致晶格膨胀;在ZnO晶格中,杂质Ag最可能以替代Zn位出现,此时将形成一个深受主能级.文中的计算结果与其他研究者的实验结果相吻合.     

新型紫外光源研制成功

以GaN为代表的第三代半导体材料,是制造短波长高功率发光器件和高温大功率电子器件的具有代表性的半导体材料。到目前为止,国际上高功率蓝色发光二极管(LED)、绿色LED、白光LED、蓝紫色LED及激光器等已实现了批量生产,走向了商业市场。 GaN半导体材料与器件的研究已历时30多年。前20年进展缓慢,未能研制出实用化的器件。近十年来,在日本获得了突     

化学计量比的偏离对GaN的结晶品质及光电性能的影响

用X射线光电子能谱对MOCVD生长的未故意掺杂GaN单晶薄膜进行N、Ga组份测试,同时用RBS/Channeling、Hall测量和光致发光技术对样品进行结晶品质及光电性能研究.结果表明N含量相对低的GaN薄膜,其背景载流子浓度较高,离子束背散射沟道最小产额比χmin较小,带边辐射复合跃迁较强.在N含量相对低的GaN薄膜中易形成N空位,N空位是导致未故意掺杂的GaN单晶薄膜呈现n型电导的主要原因;N空位本身对离子束沟道产额没有贡献,但它能弛豫GaN与Al2O3之间的晶格失配,改善生长的GaN薄膜的结晶品质.