Si_(0.75)Ge_(0.25)虚衬底上应变补偿Si/Si_(0.62)Ge_(0.38)量子阱发光

由于Si/SiGe异质结构的带阶差主要发生在价带,为实现高效率的发光,本文从理论上设计了在硅基Si_(1-x) Ge_x虚衬底上外延应变补偿的Si/S_(1-y) Ge_y(y>x)量子阱的能带结构,将量子阱对电子的限制势垒提高到100meV以上.在实验上,采用300℃生长的Ge量子点插入层,制备出薄的SiGe驰豫缓冲层(虚衬底),表面Ge组份达到0.25,表面粗糙度小于2nm,驰豫度接近100%.在我们制备的SiGe缓冲层上外延了应变补偿SiGe/Si多量子阱结构,并初步研究了其发光特性.

Si衬底上Ge材料的UHVCVD生长

采用超低温Buffer层技术在Si衬底上生长出了质量优良的厚Ge材料,材料的穿透位错密度为1×10~5 cm~(-2).原子力显微镜测试表明表面均方根粗糙度为0.33nm,卢瑟福背散射谱表明Ge的沟道产额低达3.9%,透射电镜分析则表明应变的弛豫主要是通过在Si与Ge的界面处形成失配位错来实现的.

第一性原理研究Mg,Si和Mn共掺GaN

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势法(PWP)计算Mg,Si和Mn共掺GaN电子结构和光学性质,分析比较计算结果.计算表明:掺杂后体系均在能隙深处产生自旋极化杂质带,具有半金属性,能产生自旋注入.与Mn掺杂GaN比较,Mg共掺后能使居里温度(TC)升高,并在1.0eV出现源于Mn4+离子基态4T1(F)到4T2(F)态跃迁的较强的光吸收,而Mn掺杂GaN时位于1.3eV处的吸收峰消失;Si共掺后没能使TC升高,且在低能区无光吸收现象.

Si／SiNx超晶格材料的非线性光学特性

采用射频磁控反应溅射技术与热退火处理制备了Si／SiN；超晶格材料。利用吸收光谱和X射线衍射对材料进行表征。通过皮秒脉冲激光单光束Z-扫描技术研究了该材料在非共振吸收区的三阶非线性光学特性，实验结果表明，样品的非线性折射率为负值，非线性吸收属于双光子吸收。由实验数据得到材料的三阶非线性极化率实部和虚部分别为1．27×10~(-7)，1．51×10~(-8)esu，该值比体硅材料的三阶非线性极化率值大5个数量级。对材料光学非线性产生的机理进行了探讨，认为材料的非线性极化率的增加来源于材料量子限制效应的增强。

nc-Si／SiN_x超晶格薄膜实现Nd

采用射频磁控反应溅射法制备a—Si／SiN。超晶格薄膜材料，热退火后形成纳米Si晶粒。把nc—Si／SiN，薄膜作为饱和吸收体插入Nd

以Au为缓冲层在Si衬底上生长ZnO薄膜

采用化学气相沉积（CVD）方法在Si（001）衬底上分别制备了有金属Au缓冲层以及无Au缓冲层的ZnO薄膜。其中Au缓冲层在物理气相沉积（PVD）设备中蒸发，厚度大约为300nm。有Au缓冲层的ZnO薄膜晶体质量比直接在Si衬底上生长有了显著提高。利用X射线衍射（XRD）研究了所生长ZnO薄膜的结晶质量，有Au缓冲层的ZnO薄膜虽然仍为多晶，但显示出明显的择优取向。用光学显微镜研究了ZnO薄膜的表面特征，金属Au缓冲层显著地提高了在Si衬底上生长的ZnO薄膜的晶粒尺寸及平整度。同时利用室温光致发光（PL）谱研究了ZnO薄膜的光学性质，并分析了有Au缓冲层的ZnO薄膜NEB发光峰强度反而弱的可能原因。

以金属为缓冲层在Si（111）上分子束外延GaN及其表征

用电子束蒸发方法在Si（111）衬底上蒸发了Au/Cr和Au/Ti/Al/Ti两种金属缓冲层,然后在金属缓冲层上用气源分子束外延（GSMBE）生长GaN.两种缓冲层的表面都比较平整和均匀,都是具有Au（111）面择优取向的立方相Au层.在Au/Cr/Si（111）上MBE生长的GaN,生长结束后出现剥离.在Au/Ti/Al/Ti/Si（111）上无AlN缓冲层直接生长GaN,得到的是多晶GaN;先在800℃生长一层AlN缓冲层,然后在710℃生长GaN,得到的是沿GaN（0001）面择优取向的六方相GaN.将Au/Ti/Al/Ti/Si（111）在800℃下退火20min,金属层收缩为网状结构,并且成为多晶,不再具有Au（111）方向择优取向.

VGF法生长的低位错掺Si-GaAs单晶的缺陷和性质

研究了垂直梯度凝固法（VGF法）生长的掺Si低阻GaAs单晶材料的晶格缺陷和性质,并将VGF法和LEC法生长的非掺半绝缘GaAs单晶进行了比较.利用A-B腐蚀显微方法比较了两种材料中的微沉积缺陷,对其形成原因进行了分析.利用荧光光谱研究了掺Si-GaAs单晶中Si原子和B原子的占位情况和复合体缺陷.Hall测量结果表明,掺Si低阻VGF-GaAs单晶中存在很强的Si自补偿效应,造成掺杂效率降低.VGF-GaAs单晶生长过程中高的Si掺杂浓度造成晶体中产生大量杂质沉积,而杂质B的存在加重了这种现象.对降低缺陷密度,提高掺杂效率的途径进行了分析.