蓝宝石衬底上单晶InAlGaN外延膜的RF-MBE生长

利用射频等离子体辅助分子束外延技术在蓝宝石衬底上外延了晶体质量较好的单晶InAlGaN薄膜．在生长InAlGaN外延层时，获得了外延膜的二维生长，卢瑟福背散射测量结果表明，InAlGaN外延层中In，Al和Ga的组分分别为2％，22％和76％，并且元素的深度分布比较均匀，InAlGaN（0002）三晶X射线衍射摇摆曲线的半高宽为4．8′，通过原子力显微镜观察外延膜表面存在小山丘状的突起和一些小坑，测量得到外延膜表面的均方根粗糙度为2．2nm．利用光电导谱测量InAlGaN的带隙为3．76eV．

掺铕GaN薄膜的Raman散射研究

采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）和离子注入的方法制备了掺铕GaN薄膜。利用Raman散射技术研究薄膜的晶格振动，从而确定离子注入引进的晶格损伤变化情况。结果表明，Eu离子注入剂量越大，对晶格的损伤越严重；Eu离子注入的能量越高，对晶格的损伤也越严重；采用沟道注入方法可以有效地减小对晶体的损伤。离子注入后进行高温退火，可以使晶格中的Ga空位引起的缺陷得到有效的恢复。而N空位引起的缺陷随着退火温度的升高先减少后增多。不同几何配置的Raman谱研究表明，1000℃的高温退火导致了GaN的分解。

GaAs／Si／AlAs异质结的DLTS实验研究

利用深能级瞬态谱（DLTS）技术研究了Si夹层和GaAs层不同生长温度对GaAs／AlAs异质结晶体品质的影响。发现Si夹层的引入并没有引起明显深能级缺陷，而不同温度下生长的GaAs／Si／AlAs异质结随着温度的降低，深能级缺陷明显增加，并进行了分析，得到深能级是由Ga空位引起的，在600℃时生长的晶体质量最佳。

AlGaN/GaN异质结中极化效应的模拟

提出了一种将极化效应引入GaN基异质结器件模拟中的方法.在传统器件模拟软件中,通过在异质结界面插入δ掺杂层,利用其离化的施主或受主充当极化产生的固定电荷从而引入极化效应.模拟了Ga面生长和N面生长的AlGaN/GaN单异质结,结果显示只有前者在异质结界面有载流子限制效应,而后者没有;Ga面生长的AlGaN/GaN异质结界面处自由电子面密度随Al组分以及AlGaN的厚度增加而增加.以上模拟结果与其他报道中的实验以及计算结果一致,说明该方法可有效地将极化效应引入GaN基异质结器件的模拟中.

高增益偏振不灵敏InGaAs/InP体材料半导体光放大器

采用三元InGaAs体材料为有源区,通过直接在InGaAs体材料中引入0.20%张应变来加强TM模的增益,研制了一种适合于作波长变换器的偏振不灵敏半导体光放大器(SOA).在低压金属有机化学气相外延(LP-MOVPE)的过程中,只需调节三甲基Ga的源流量便可获得所要求的张应变量.制作的半导体光放大器在200 mA的注入电流下,获得了50nm宽的3 dB光带宽和小于0.5dB的增益抖动;重要的是,半导体光放大器能在较大的电流和波长范围里实现小于1.1dB的偏振灵敏度.对于1.55μm波长的信号光,在200 mA的偏置下,其偏振灵敏度小于1 dB,同时获得了大于14dB光纤到光纤的增益,3 dBm的饱和输出功率和大于30 dB的芯片增益.用作波长变换器,可获得较高的波长变换效率.进一步提高半导体光放大器与光纤的耦合效率,可得到性能更佳的半导体光放大器.

Metal-organic Vapor Phase Epitaxy Growth and Characterization of InAlGaN Epilayers

In order to improve crystal quality for growth of quaternary InAlGaN, a series of InAlGaN films were grown on GaN buffer layer under different growth temperatures and carrier gases by low-pressure metal-organic vapor phase epitaxy. Energy dispersive spectroscopy (EDS) was employed to measure the chemical composition of the quaternary, high resolution X-ray diffraction (HRXRD) and photoluminescence (PL) technique were used to characterize structural and optical properties of the epilayers, respectively. The PL spectra of InAlGaN show with and without the broad-deep level emission when only N2 and a N2+H2 mixture were used as carrier gas, respectively. At pressure of 1.01×104 Pa and with mixed gases of nitrogen and hydrogen as carrier gas, different alloy compositions of the films were obtained by changing the growth temperature while keeping the fluxes of precursors of indium (In), aluminum (Al), gallium (Ga) and nitrogen (N2) constant. A combination of HRXRD and PL measurements enable us to explore the relative optimum growth parameters-growth temperature between 850℃ and 870℃,using mixed gas of N2+H2 as carrier gas.

钝化低温法生长多层InGaN量子点的结构和光学特性

采用一种新方法生长多层InGaN／GaN量子点，研究所生长样品的结构和光学特性。该方法采用了低温生长和钝化工艺，所以称之为钝化低温法。第一层InGaN量子点的尺寸平均宽度40nm，高度15nm，量于点密度为6．3×10^10／cm^2。随着层数的增加，量子点的尺寸也逐渐增大。在样品的PL谱测试中，观察到在In(Ga)As材料系中普遍观察到的量子点发光的温度特性——超长红移现象。它们的光学特性表明

快速热处理对应变InGaAs/GaAs单量子阱激光二极管电子发射和DX中心的影响

研究分子束外延（MBE）生长的应变In_(0.2)Ga_(0.8)As/GaAs折射率梯度变化异质结单量子阱激光二极管的快速热处理（RTA）效应。结果表明，RTA移除了InCaAs/GaAs界面非辐射中心，提高77K光致发光效率和有源层电子发射。同时Al和Ga原子互扩散，也增加了AlGaAs波导层DX中心浓度。RTA处理后样品电流冲击老化实验证明DX中心浓度呈现出相应的增加。这表明DX中心可能是激光二极管性能退化的原因之一。

量子阱平面光学各向异性的偏振差分反射谱研究

在室温下用偏振差分反射谱技术观察到了GaAs/AlGs、InGaAs/GaAs和InGaAs/InP三种量子阱材料的平面光学各向异性。我们发现GaAs/AlGaAs量子阱1h→1e跃迁的偏振度与阱宽成反比，与InGaAs/InP量子阱的报道结果类似。Ga原子偏析引起的界面不对称可以很好地解释这种行为。与之相反，InGaAs/GaAs量子阱的光学各向异性倾向于与阱宽成正比，目前还不能很好地解释这种现象。

电化学C-V法研究磁性GaMnSb/GaSb单晶的载流子浓度纵向分布

采用电化学C-V方法和Tiron电解液研究了GaMnSb/GaSb单晶载流子浓度的纵向分布，所得结果与Hall测量结果和X射线衍射分析结果一致。研究结果表明GaMnSb单晶中的Mn原子替代了GaSb中部分Ga原子的位置，并在GaSb中形成了浅受主能级。

半导体纳米结构的可控生长

应用MBE技术和SK生长模式，通过对研究材料体系的应力分布设计，生长动力学研究和生长工艺优化，实现了In(Ga)As/GaAs,InAlAs/AlGaAs/GaAs和InAs/InAl(Ga)As/InP无缺陷量子点（线）的尺寸、形状、密度和分布有序性的可控生长，这对进一步的器件应用特别重要。讨论了半导体纳米结构的空间有序性分布物理起因和退火的机制。

窄条宽化学气相沉积选区生长InP系材料波长调制的研究

采用窄条宽选区生长化学气相沉积（NSAG-MOCVD）技术在掩膜宽度0～40 μm范围内，获得波长漂移达177.5 nm的高质量的InGaAsP材料，经推导，获得各个生长区域的组份、应变和In，Ga的气相浓度增加因子的比值随掩膜条宽的变化关系，并且认为该比值在阈值掩膜宽度范围内，与III族分压比相关，大于阈值掩膜宽度范围内，与III族源无关，此外，对材料富In现象作了合理解释。

GAN_(1-x)P_x三元合金的MOCVD生长

用金属有机化学气相淀积技术在蓝宝石衬底上成功外延了高P组分的GaN_(1-x)P_x 三元合金。俄歇电子能谱深度剖面结果表明在GaN_(1-x)P_x 中P的掺入量最高达到20%且分布均匀；X射线光电子能谱价态分析证实了外延层中Ga-P键的存在。对不同P组分的GaN_(1-x)P_x 样品进行了低温光致发光（PL）测试，与来自GaN衬底的带边发射相比，随三元合金中P组分的变化，GaN_(1-x)P_x 的PL峰呈现出了不同程度的红移。在GaN_(1-x)P_x 的PL谱中没有观测到有关GaP的发射峰，表明该合金材料没有发生相分离。

半导体材料研究的新进展

首先对作为现代信息社会的核心和基础的半导体材料在国民经济建设、社会可持续发展以及国家安全中的战略地位和作用进行了分析，进而介绍几种重要半导体材料如，硅材料、GaAs和InP单晶材料、半导体超晶格和量子阱材料、一维量子线、零维量子点半导体微材料、宽带隙半导体材料、光学微腔和光子晶体材料、量子比特构造和量子计算机用材料等目前达到的水平和器件应用概况及其发展趋势作了概述。最后，提出了发展我国半导体材料的建议。本文未涉及II－VI族宽禁带 与II－VI族窄禁带红外半导体材料、高效太阳电池材料Cu(In,Ga)Se_2、CuIn(Se,S)等以及发展迅速的有机半导体材料等。

选择外延MOVPE的表面迁移

研究了采用选择外延MOVPE生长InGaAsP的组分随掩模宽度的变化规律，以及InGaAsP表面边缘尖角随V／III比的变化。结果表明，随着掩模宽度的增大，In组分增大，Ga组分减少；随着V／III比的增大，InGaAsP材料表面趋向平坦。对材料边缘尖角的变化规律作出了合理解释，研制出表面平坦的外延材料，为器件研制提供了有效的方法。