GaN基蓝光激光器光场特性模拟

采用有限差分法对GaN基多量子阱(MQWs)脊形激光器进行二维光场模拟.InGaN和AlGaN材料的折射率分别由修正的Brunner以及Bergmann方法得到.分析了激光器单模特性和远场发散角同器件的脊形刻蚀深度和脊形条宽的关系.研究了在脊形上用Si/SiO2膜取代传统SiO2介质膜这种新的脊形设计对激光器结构参数的影响.模拟结果发现,脊形条宽越窄,脊形刻蚀深度越深,平行结平面方向的发散角越大,但由此会引起单模特性不稳定,两者之间有一个折衷值.通过引入新的脊形设计,可以降低对器件刻蚀深度精度的要求,同时有很好的单模稳定性.

GaN基肖特基结构紫外探测器

在蓝宝石(0001)衬底上采用低压金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法生长GaN外延层结构,以此为材料制作了GaN基肖特基结构紫外探测器.测量了该紫外探测器的暗电流曲线、C-V特性曲线、光响应曲线和响应时间曲线.该紫外探测器在5V偏压时暗电流为0.42nA,在10V偏压时暗电流为38.5nA.在零偏压下,该紫外探测器在250nm～365nm的波长范围内有较高的响应度,峰值响应度在363nm波长处达到0.12A/W,在365nm波长左右有陡峭的截止边;当波长超过紫外探测器的截止波长(365nm左右),探测器的响应度减小了三个数量级以上.该紫外探测器的响应时间小于2μs.

Si衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上的GaN生长

使用MBE方法在Si(111)衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上生长了GaN外延层,并对在两种衬底上生长的样品进行了对比分析.在柔性衬底上获得了无裂纹的外延层,其表面粗糙度为0.6nm.研究了GaN外延层中的应力及其光学性质,光致发光测试结果表明柔性衬底上生长的外延层中应力和杂质浓度明显低于直接生长在Si衬底上的样品的值.研究结果显示了所用柔性衬底有助于改善GaN外延膜的质量.

Si(111)衬底无微裂GaN的MOCVD生长

采用AlN插入层技术在Si(111)衬底上实现无微裂GaN MOCVD生长.通过对GaN外延层的a,c轴晶格常数的测量,得到了GaN所受张应力与AlN插入层厚度的变化关系.当AlN厚度在7～13nm范围内,GaN所受张应力最小,甚至变为压应力.因此,GaN微裂得以消除.同时研究了AlN插入层对GaN晶体质量的影响,结果表明,许多性能相比于没有AlN插入层的GaN样品有明显提高.

掺铒GaN薄膜的背散射/沟道分析和光致发光研究

采用背散射(RBS)/沟道(channeling)分析和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)研究了掺铒GaN薄膜的晶体结构和光致发光(PL)特性.背散射/沟道分析结果表明:随退火温度的升高,薄膜中辐照损伤减少;但当退火温度达到1000℃,薄膜中的缺陷又明显增加.Er浓度随注入深度呈现高斯分布.通过沿GaN的<0001>轴方向的沟道分析,对于900℃,30min退火的GaN:Er样品,Er在晶格中的替位率约76%.光谱研究表明:随退火温度的升高,室温下样品的红外PL峰强度增加;但是当退火温度达到1000℃,样品的PL峰强度明显下降;测量温度从15K变化到300K时,样品(900℃,30min退火的GaN:Er)的1540nm处PL温度猝灭为30%.

MBE生长的跨导为186 mS/mm的AlGaN/GaN HEMT

用分子束外延(MBE)技术研制出了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)材料,其室温迁移率为1 035 cm2/Vs、二维电子气浓度为1.0×1013 cm-2;77 K迁移率为2 653 cm2/V*s、二维电子气浓度为9.6×1012 cm-2.用此材料研制了栅长为1 μm、栅宽为80 μm、源-漏间距为4 μm的AlGaN/GaN HEMT,其室温最大非本征跨导为186 mS/mm、最大漏极饱和电流密度为925 mA/mm、特征频率为18.8 GHz.另外,还研制了具有20个栅指(总栅宽为20×80 μm＝1.6 mm)的大尺寸器件,该器件的最大漏极饱和电流为1.33 A.

Characteristics of AlGaN/GaN HEMTs Grown by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy

AlGaN/GaN high electron mobility transistor (HEMT) materials are grown by RF plasma-assisted molecular beam epitaxy (RF-MBE) and HEMT devices are fabricated and characterized. The HEMT materials have a mobility of 1035cm~2/(V ? s) at sheet electron concentration of 1.0 * 10~(13)cm~(-2) at room temperature. For the de-vices fabricated using the malt-rials,a maximum saturation drain-current density of 925mA/mm and a peak extrinsic iransecmductance of IHfimS/mm are obtained on devices with gate length and width of l/-im and 80/im respectively. The f_t, unit-current-gain frequency of the devices,is about 18. 8GHz.

GaN基蓝光半导体激光器的发展

文章介绍了下一代光存储用半导体激光器--GaN蓝光激光器的发展状况．对衬底材料的发展现状、外延片的生长技术以及激光器的制作工艺都作了论述．阐明了GaN激光器的一些技术路线，如GaN同质生长衬底的发展，侧向外延生长技术的采用以及湿法腐蚀腔面等．另外还介绍了GaN半导体激光器数字多功能光盘(DVD)的实用化进程．

GaN基MSM结构紫外光探测器

在蓝宝石(0001)衬底上采用低压金属有机物公学气相沉积(MOCVD)方法生长GaN外延层，以此为材料，制作了暗电流很小的金属半导体金属（MSM）结紫外光探测器，测量了该紫外光探测器的暗电流和360nm波长光照下的光电流曲线，光响应曲线和响应度随偏压变化的曲线，该紫外光线探测器在5V偏压时暗电流为1.03nA,在10V 偏压时暗电流为15.3nA，在15V偏压下该紫外光探测器在366nm 波长处的响应度达到0.166A/W,在365nm波长左右有陡峭的截止边.从0-15V,该紫外光探测器在360nm波长处的响应度随着偏压的增加而增大.详细地分析了该紫外光探测器的暗电流,光电流,响应度随偏压变化的关系.

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）方法生长的非故障掺杂的立方相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。

Pt/n-GaN肖特基接触的退火行为

在金属有机物气相外延（MOVPE）方法生长的非故意掺杂的n-GaN上用Pt制成了肖特基接触，并在250-650℃范围内对该接触进行退火。通过实验发现，Pt与非故意掺杂n-GaN外延薄膜可以形成较好的肖特基接触，而适当的退火温度可以有效地改善Pt/n-GaN肖特基接触的性质。在该实验条件下，400℃温度下退火后的Pt/n-GaN肖特基接触，势垒高度最大，理想因子最小。在600℃以上温度退火后，该接触特性受到破坏，SEM显示在该温度下，Pt已经在GaN表面凝聚成球，表面形成孔洞。

GaN的声表面波特性研究

采用金属有机物化学气相外延方法在(0001)面蓝宝石上生长了高质量、高阻的未掺杂(0001)面GaN薄膜。为精确测量GaN薄膜材料的声表面波特性，在GaN薄膜表面上沉积了金属叉指换能器，叉指换能器采用等叉指结构，叉指的数目为40对，叉指间距为15μm。采用脉冲法测量了声表面波在自由表面和金属表面上的速度，并通过计算得到了机电耦合系数(κ^2)。所测量的声表面波速度（ν)为5667m／s，机电耦合系数(κ^2)为1．9％。

GaN外延膜厚度的x射线双晶衍射测量

提出了一种利用x射线双晶衍射测量GaN厚度的新方法．该方法采用GaN积分强度和衬底积分强度的比值与样品厚度的关系来测量GaN外延膜厚度，此比值与GaN样品厚度在t＜2μm为线性关系．该方法消除了因GaN吸收造成的影响，比单纯用GaN积分强度与样品厚度的关系推算GaN外延膜厚度精度更高，更方便可靠．

射频等离子体发射光谱分析在分子束外延GaN生长中的应用

研究了射频等离子体辅助分子束外延生长GaN晶膜中氮等离子体的发射光谱。用非接触式测量方法-光谱法测定了等离子体特性。讨论了分子束外延生长系统参数的变化与等离子体发光光谱变化之间的联系，薄膜生长与等离子体内活性粒子之间的关系。

RF-MBE生长AlN/GaN超晶格结构二维电子气材料

用射频等离子体辅助分子束外延技术（RF-MBE）在c面蓝宝石衬底上外延了高质量的GaN膜以及AlN/GaN超晶格结构极化感应二维电子气材料。所获得的掺Si的GaN膜室温电子浓度为2.2 * 10~(18)cm~(-3)，相应的电子迁移率为221cm~2/(V·s);1μm厚的GaN外延膜的（0002）X射线衍射摇摆曲线半高宽（FWHM）为7’；极化感应产生的二维电子气室温电子迁移率达到1086cm~2/(V·s)，相应的二维电子气面密度为7.5 * 10~(12)cm~(-2)。