Mn掺杂GaN电子结构和光学性质研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法计算不同Mn浓度掺杂GaN晶体的电子结构和光学性质.计算结果表明Mn掺杂GaN使得Mn 3d与N2p轨道杂化,产生自旋极化杂质带,材料表现为半金属性,非常适于自旋注入,说明该种材料是实现自旋电子器件的理想材料,折射率在带隙处出现峰值,紫外区光吸收系数随Mn浓度的增加而增大.

Zn杂质扩散诱导AlGaInP/GaInP量子阱混杂

杂质扩散诱导量子阱混杂技术可用于制作腔面非吸收窗口,提高大功率半导体激光器的输出功率。以Zn_3As_2为扩散源,采用闭管扩散方式,在550℃下对650nm半导体激光器的外延片进行了一系列Zn杂质扩散诱导量子阱混杂的实验。实验发现,随着扩散时间从20～120min,样品光致发光(PL)谱蓝移偏移增加,峰值波长蓝移53nm;当扩散时间超过60min后,样品的PL谱中不仅出现了常见的蓝移峰,同时还出现了红移峰,峰值波长红移32nm。分析表明PL谱蓝移来自Zn扩散引起的AlGaInP/GaInP间的量子阱混杂;红移来自Zn杂质扩散对样品中Ga_(0.51)In_(0.49)P缓冲层的影响。还研究了扩散温度(550℃)和扩散时间对样品晶体品质的影响,并在理论上计算了AlGaInP/GaInP量子阱混杂中的Al-Ga的互扩散系数。

外磁场对(Ga,Mn)As有效g因子的影响

利用时间分辨Kerr旋光技术测量低温下稀磁半导体Ga_(0.937)Mn_(0.063)As中光注入极化载流子的自旋进动信号,并观察到自旋极化载流子的有效g因子值随外磁场的增强而增大的反常现象.这归结于磁场导致局域化空穴转化为非局域化空穴,从而使自发磁化强度增强,有效g因子值增大.基于此物理图像,进一步给出了(Ga,Mn)As的有效g因子与外磁场的关系式.

室温下(Ga,Mn)As中载流子的自旋弛豫特性

运用飞秒时间分辨抽运-探测克尔光谱技术,研究了室温下退火及未退火(Ga,Mn)As的载流子自旋弛豫的激发能量密度依赖性,发现电子自旋弛豫时间随激发能量密度增加而增大,而在同一激发能量密度下,退火样品比未退火样品具有更短的载流子复合时间、电子自旋弛豫时间和更大的克尔转角,显示DP机理是室温下(Ga,Mn)As的电子自旋弛豫的主导机理.退火(Ga,Mn)As的超快克尔增强效应显示其在超高速全光自旋开关方面的潜在应用价值,也为(Ga,Mn)As铁磁性起源的p-d交换机理提供了证据.

Zn-doped InGaAs Base Heterojunction Bipolar Transistors Grown by Low Pressure Metal Organic Chemical Vapor Deposition

High performance InP/InGaAs heterojunction bipolar transistors(HBTs) have been widely used in high-speed electronic devices and optoelectronic integrated circuits. InP-based HBTs were fabricated by low pressure metal organic chemical vapor deposition(MOCVD) and wet chemical etching. The sub-collector and collector were grown at 655 ℃ and other layers at 550 ℃. To suppress the Zn out-diffusion in HBT, base layer was grown with a 16-minute growth interruption. Fabricated HBTs with emitter size of 2.5×20 μm~2 showed current gain of 70~90, breakdown voltage(BV_(CE0))>2 V, cut-off frequency(f_T) of 60 GHz and the maximum relaxation frequency(f_(MAX)) of 70 GHz.

Mn离子注入InAs/GaAs量子点结构材料的光电性质研究

用高能离子注入(160 keV)的方法对InAs/GaAs量子点结构进行掺杂,研究了不同退火工艺处理后量子点的光致发光和电学性能.相对于长时间退火,快速退火处理后的量子点发光通常较强.在相同的退火条件下,量子点发光峰位随着Mn注入剂量的增加,先是往高能量端快速移动,而后发光峰又往低能方向移动.后者可能是由于Mn原子进入InAs量子点,释放了InAs量子点中的应变所致.对于高注入剂量样品和长时间退火样品,变温电阻曲线在40 K附近会出现反常行为.

(Ga,Mn)As光调制反射光谱

室温下我们研究了稀磁半导体(Ga,Mn)As 的光调制反射(PR)光谱,观测到来自样品的Franz-Keldysh 振荡(FKO)信号.随着Mn原子浓度的增加,PR 线形展宽,但是临界点E_0和E_0+Δ_0没有明显的移动.根据FKO 振荡数据,计算得到样品表面电场强度随Mn原子掺杂浓度的增加而增强.测量到与Mn 原子掺杂相关的杂质带,其能量位置离GaAs价带边～100 meV.根据样品的表面电场强度和表面耗尽层模型,估算样品的空穴浓度为～10~(17) cm~(-3),较低的空穴浓度可能与样品具有较低的居里温度有关,或测量的PR信号来自于样品中外延层的部分耗尽区域.

High power red-light GaInP/AlGaInP laser diodes with nonabsorbing windows based on Zn diffusion-induced quantum well intermixing

The layer structure of GaInP/AlGaInP quantum well laser diodes (LDs) was grown on GaAs substrate using low-pressure metalorganic chemical vapor deposition (LP-MOCVD) technique. In order to improve the catastrophic optical damage (COD) level of devices, a nonabsorbing window (NAW), which was based on Zn diffusion-induced quantum well intermixing, was fabricated near the both ends of the cavities. Zn diffusions were respectively carried out at 480, 500, 520, 540, and 580 Celsius degree for 20 minutes. The largest energy blue shift of 189.1 meV was observed in the window regions at 580 Celsius degree. When the blue shift was 24.7 meV at 480 Celsius degree, the COD power for the window LD was 86.7% higher than the conventional LD.

高质量InAs单晶材料的制备及其性质

利用液封直拉法（LEC）生长了直径50mm〈100〉和（111〉晶向的InAs单晶．分析研究了n型杂质Sn，S和p型杂质Zn，Mn的分凝特性、晶格硬化作用、掺杂效率等．利用X射线双晶衍射分析了晶体的完整性．对InAs晶片的抛光、化学腐蚀和清洗进行了分析，在此基础上实现了抛光晶片的开盒即用（EPI—READY）．

室温铁磁性Al2O3∶Mn的制备及性质

以Al2O3为衬底利用多能态离子注入法在离子注入设备上制备了一系列具有室温铁磁性的Al2O3

Effect of Annealing on Structural and Magnetic Properties of a Thick (Ga,Mn)As Layer

We investigate effects of annealing on magnetic properties of a thick (Ga,Mn)As layer, and find a dramatic increase of the Curie temperature from 65 to 115 K by postgrowth annealing for a 500-nm (Ga,Mn)As layer. Auger electron spectroscopy measurements suggest that the increase of the Curie temperature is mainly due to diffusion of Mn interstitial to the free surface. The double-crystal x-ray diffraction patterns show that the lattice constant of (Ga,Mn)As decreases with increasing annealing temperature. As a result, the annealing induced reduction of the lattice constant is mainly attributed to removal of Mn interstitial.

不同尺寸ZnS:Mn纳米粒子的静压光致发光研究

测量了ZnS:Mn纳米粒子以及相应体材料在不同压力下的光致发光谱.随压力增大,来源于Mn2+离子的4T1-6A1跃迁的桔黄色发光明显红移.体材料和10,4.5,3.5,3 nm的ZnS:Mn纳米粒子中Mn2+发光的压力系数分别是-29.4±0.3和-30.1±0.3,-33.3±0.6,-34.6±0.8,-39±1 meV/GPa,压力系数的绝对值随粒子尺寸减小而增大,该种尺寸关系由晶体场场强Dq和Racah参数B值的尺寸依赖性引起.1nm样品的Mn2+发光的特殊压力行为是因为样品的粒子尺寸比较小,另外,分布在Y型沸石中的纳米粒子的表面状况也不同于其它样品.

Mn注入 n型 Ge单晶的特性研究

采用离子能量为 100keV,剂量为 3× 1016cm- 2的离子注入技术,室温下往 n型 Ge( 111)单晶 衬底注入 Mn+离子,注入后的样品进行 400℃热处理.利用 X-射线衍射法 (XRD)和原子力显微 镜( AFM)对注入后的样品进行了结构和形貌分析, 俄歇电子能谱法 (AES)进行了组分分析,交变 梯度样品磁强计( AGM)进行了室温磁性测量.结果表明原位注入样品的结构是非晶的,热处理后 发生晶化现象.没有在样品中观察到新相形成. Mn离子较深的注入进 Ge衬底,在 120 nm处 Mn原子百分比浓度达到最高为 8%.热处理后的样品表现出了室温铁磁特性.

室温和350℃下注Mn的GaAs/AlGaAs超晶格的磁学性质

通过室温和350℃注Mn后热退火,在GaAs/AlGaAs超晶格中引入了不同的亚微米磁性颗粒.利用原子力显微镜、能量散射X射线谱、X射线衍射和交变梯度磁强计研究了该颗粒膜材料的结构和磁学性质.通过比较这些颗粒的饱和磁化强度、剩余磁化强度、矫顽力和剩磁比,发现350℃注Mn的样品含有MnGa和MnAs两种磁性颗粒,而室温注Mn的样品主要含有MnAs颗粒.

离子束外延生长(Ga,Mn,As)的退火研究

利用俄歇电子能谱(AES)和X射线衍射(XRD)分析了室温条件下离子束外延生长Ga、Mn、As样品,在不同的温度条件下进行退火后组分和元素分布的变化.结果表明退火有助于样品内部元素的均匀分布,温度为400 ℃会导致MnO2和Ga5.2Mn的结晶.