Correlation of electrical and optical properties in dually Cd+ and N+ ion-implanted GaAs

Cd in GaAs is an acceptor atom and has the largest atomic diameter among the four commonly-used group-II shallow acceptor impurities (Be, Mg, Zn and Cd). The activation energy of Cd (34.7 meV) is also the largest one in the above four impurities, When Cd is doped by ion implantation, the effects of lattice distortion are expected to be apparently different from those samples ion-implanted by acceptor impurities with smaller atomic diameter. In order to compensate the lattice expansion and simultaneously to adjust the crystal stoichiometry, dual incorporation of Cd and nitrogen (N) was carried out into GaAs, Ion implantation of Cd was made at room temperature, using three energies (400 keV, 210 keV, 110 keV) to establish a flat distribution, The spatial profile of N atoms was adjusted so as to match that of Cd ones, The concentration of Cd and N atoms, [Cd] and [N] varied between 1 x 10(16) cm(-3) and 1 x 10(20) cm(-3). Two type of samples, i.e., solely Cd+ ion-implanted and dually (Cd+ + N+) ion-implanted with [Cd] = [N] were prepared, For characterization, Hall effects and photoluminescence (PL) measurements were performed at room temperature and 2 K, respectively. Hall effects measurements revealed that for dually ion-implanted samples, the highest activation efficiency was similar to 40% for [Cd] (= [N])= 1 x 10(18) cm(-3). PL measurements indicated that [g-g] and [g-g](i) (i = 2, 3, alpha, beta,...), the emissions due to the multiple energy levels of acceptor-acceptor pairs are significantly suppressed by the incorporation of N atoms, For [Cd] = [N] greater than or equal to 1 x 10(19) cm(-3), a moderately deep emission denoted by (Cd, N) is formed at around 1.45-1.41 eV. PL measurements using a Ge detector indicated that (Cd, N) is increasingly red-shifted in energy and its intensity is enhanced with increasing [Cd] = [N], (Cd, N) becomes a dominant emission for [Cd] = [N] = 1 x 10(20) cm(-3). The steep reduction of net hole carrier concentration observed for [Cd]/[N] less than or equal to 1 was ascribed to the formation of (Cd, N) which is presumed to be a novel radiative complex center between acceptor and isoelectronic atoms in GaAs.

GaAs基短周期InAs/GaSb超晶格红外探测器研究

采用分子束外延(MBE)方法,在(001)GaAs衬底上生长了短周期Ⅱ型超晶格(SLs):InAs/GaSb (2ML/8ML)和InAs/GaSb (8ML/8ML).从X射线衍射(HRXRD)中计算出超晶格周期分别为31.2(A)和57.3(A).室温红外透射光谱表明两种超晶格结构在短波2.1μm和中波5μm处有明显吸收.通过腐蚀、光刻和欧姆接触,制备了短波和中波的单元光导探测器.在室温和低温下进行光谱响应测试和黑体测试,77K下,50%截止波长分别为2.1μm和5.0μm,黑体探测率D~·_(bb)均超过2×10~8cmHz~(1/2)/W.室温下短波探测器D~·_(bb)超过10~8cmHz~(1/2)/W.

基于法拉第旋转镜的Michelson干涉仪偏振相位噪声研究

在理论上研究了由法拉第旋转镜构成的Michelson干涉仪的偏振特性,推导出Michelson干涉仪的偏振引入相位噪声与法拉第旋转镜旋转角偏差的关系式。理论分析法拉第旋转角有偏差时,引导光纤中的偏振态扰动(偏振噪声)会在干涉仪中引入相位噪声,该相位噪声水平与引导光纤中的偏振噪声水平和干涉仪输入光的偏振态有关。并且当法拉第旋转角偏差±2°时,可估算偏振引入的相位噪声与引导光纤中偏振噪声的幅度比值低于2×10-3;在多波长复用系统中,若法拉第旋转角偏差±5°,该幅度比值仍低于1.5×10-2。实验中观察到该幅度比值低于2.5×10-2,并发现输入光偏振态变化并不引起干涉仪相位噪声的变化,由此可知由法拉第旋转角偏差引入的相位噪声符合理论估算的量级,得到了很好的抑制。

SIMOX SOI埋氧注氮工艺对埋氧中固定正电荷密度的影响

在SIMOX SOI材料的埋氧中注氮是为了增强该类材料的抗辐射能力.通过C-V研究表明,对于埋氧层为150 nm的SIMOX SOI材料来说,当在其埋氧中注入4×10~(15)cm~(-2)剂量的氮后,与未注氮埋氧相比,注氮埋氧中的固定正电荷密度显著增加了;而对于埋氧层为375 nm的SIMOX SOI材料来说,当注氮剂量分别为2×10~(15)cm~(-2)和3×10~(15)cm~(-2)时,并未发现埋氧中固定正电荷密度的增加.所有SIMOX注氮后的退火条件是完全相同的.通过SIMS分析,将薄埋氧中固定正电荷密度的增加归结为注氮后的退火所引起的氮在埋氧与Si界面附近的积累.同时还发现,未注氮埋氧中的固定正电荷密度是非常小的.这意味着通常情况下在热生长SiO_2膜中大量存在的氧化物电荷,其数量在SIMOX埋氧中则要相对少得多.

NH_3-MBE生长极化场二维电子气材料

介绍了用NH_3-MBE技术在蓝宝石C面上外延的高质量的GaN单层膜以及GaN/AlN/GaN极化感应二维电子气材料。外延膜都是N面材料。形成的二维电子气是“倒置二维电子气”。GaN单层膜的室温电子迁移率为300cm~2/Vs。二维电子气材料的迁移率为680cm~2/Vs(RT)和1700cm~2/Vs(77K)，相应的二维电子气的面密度为3.2×10~(13)cm~(-2)(RT)和2.6×10~(13)cm~(-2)(77K)。

非晶硅Pin二极管的1MeV电子幅照效应

报道a-Si:H本征膜及Pin二极管的1MeV1.4×10~(15),4.2×10~(15),8.4×10~(15)/cm~2电子幅照实验结果和退火行为。测量了电子辐照对a-Si:H光暗电导率和光致发光谱的影响，以及a-Si:H Pin二极管光伏特性和光谱响应随电子辐照剂量的变化。发现电子辐照在a-Si:H本征膜和二极管中引起严重的损伤，和二极管光谱响应的峰值“红移”。但未见饱和现象，还观测到明显的室温恢复现象；但高温退火处理后未能完全恢复。该文对以上实验结果给出了合理的解释。

RF-MBE生长AlGaN/GaN极化感应二维电子气材料

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AlGaN/GaN极化感应二维电子气材料。所外延的GaN膜室温背景电子浓度为2×10~(17)cm~(-3)，相应的电子迁移率为177cm~2/(V·s);GaN(0002)X射线衍射摇摆曲线半高宽(FWHM)为6'；AlGaN/GaN极化感应二维电子气材料的室温电子迁移率为730cm~2(V·s)，相应的电子气面密度为7.6×10~(12)cm~(-2)；用此二维电子气材料制作的异质结场效应晶体管(HFET)室温跨导达50mS/mm(栅长1μm)，截止频率达13GHz(栅长0.5μm)。

氢原子辅助MBE生长对GaAs外延面形貌的影响

该文研究了MBE通常生长条件和氢原子辅助生长条件下(100)、(331)、(210)、(311)等表面外延形貌的变化。

含耦合双量子阱的半导体微腔的透射谱

从基本的光跃迁理论出发，用半经典的线性色散模型，计算了双量子阱耦合情况下微腔透射谱。计算结果表明，当吸收系数取2×10~(-2)nm~(-1)时，在微腔的透射谱上能看到三个很高的透射峰，并且峰的线宽要窄于冷腔透射峰的线宽。这是由于耦合激子态与微腔光场的强耦合相互作用引起的。

GaAs/AlGaAs多量子阱二维面阵红外探测器

报道10×16元二维面阵GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器的研究进展。通过表面光栅耦合,采用垂直入射的工作模式,在T=80K时探测率为2.9×10~(10)cm·Hz~(1/2)/W,电压响应率为1.3×10~4V/W。各测试单元间探测率和电压响应率的偏差小于18％,串音小于0.45％,在最大探测率偏置条件下,器件的暗电流密度为6.2×10~(-6)A/cm~2。

MBE生长轻掺Si高迁移率GaAs材料的杂质补偿特性研究

报道了用MBE生长轻掺Si高迁移率GaAs材料的杂质补偿特性实验研究。已得到77K温度下迁移率为16.2×10~4cm~2/(V·s)的GaAs材料。样品的Hall测量结果表明:在较低的杂质浓度范围(1×10~(13)cm~(-3)＜n＜1×10~(15)cm~(-3))内,在大体相同的生长温度(590℃左右)下,选择适当的生长速率Gr会增强对浅受主杂质的抑制作用,同时也会一致Si的自补偿效应,减小杂质的补偿度N_a/N_d之值,从而提高MBE外延GaAs材料的迁移率。

High-quality metamorphic HEMT grown on GaAs substrates by MBE

Metamorphic high electron mobility transistor (M-HEMT) structures have been grown on GaAs substrates by molecular beam epitaxy (MBE). Linearly graded and the step-graded InGaAs and InAlAs buffet layers hal e been compared, and TEM, PL and low-temperature Hall have been used to analyze the properties of the buffer layers and the M-HEMT structure. For a single-delta-doped M-HEMT structure with an In0.53Ga0.47As channel layer and a 0.8 mum step-graded InAlAs buffer layer, room-temperature mobility of 9000 cm(2)/V s and a sheet electron density as high as 3.6 x 10(12)/cm(2) are obtained. These results are nearly equivalent to those obtained for the same structure grown on an InP substrate. A basic M-HEMT device with 1 mum gate was fabricated, and g(m) is larger than 400 mS/mm. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Surface Emitting Distributed Feedback Quantum Cascade Laser around 8.3 mu m

We demonstrate surface emitting distributed feedback quantum cascade lasers emitting at wavelengths from 8.1 mu m at 90 K to 8.4 mu m at 210 K. The second-order metalized grating is carefully designed using a modified coupled-mode theory and fabricated by contact lithography. The devices show single mode behavior with a side mode suppression ratio above 18 dB at all working temperatures. At 90 K, the device emits an optical power of 101 mW from the surface and 199 mW from the edge. In addition, a double-lobe far-field pattern with a separation of 2.2 degrees is obtained in the direction along the waveguide.

阔叶红松林碳循环及细根与凋落物生产、分解研究

森林凋落物、细根及红松阔叶林碳循环 摘要: 由于全球变化进程的加快使生态系统碳循环在科学研究中的重要性日益突出。森林生态系统作为陆地生态系统的一个重要组成部分，其碳循环过程和源、汇功能一直是人们研究的热点。本文以森林生态系统物质循环的两个关键过程－凋落物和细根的生产和分解过程为主要研究目标，探讨了两者的时空动态格局和主驱动因子；同时采用传统的森林调查与通量观测相结合的方法，系统的刻画了红松阔叶林生态系统的碳循环过程。 主要结论如下：（1）区域平均温度是决定东北地区不同气候区域森林凋落量发生变化的主要因素，优势树种生物学特性不同导致同一气候区域内森林类型之间凋落量呈现显著差异。（2）红松阔叶林不同凋落组分凋落量对气候因子的年际波动和林分生长的反应不同，红松生长使其落叶量和在凋落总量中所占的比重显著增加，这将导致林地的凋落物组成和物理化学性质发生根本改变。（3）6个不同气候区域内地带性树种凋落物分解率和养分元素释放率随纬度增加而降低，并且与区域年平均温度和降水量呈显著正相关关系，随着分解的进行凋落物分解率与温度和降水的相关性降低。凋落物初始化学指标与其分解率呈显著相关关系。回归模型的预测结果显示温度和降水的增加均可促进凋落物分解，并且其对分解的影响强度大于CO2浓度升高对凋落物分解间接影响。（4）3种原始群落——红松阔叶林，云冷杉林和岳桦林的细根生产量、周转率和养分元素归还量随着海拔的升高而降低，对于同一海拔带上的3种林型而言，红松阔叶林生长量最高而周转率和养分元素释放率最低，白桦纯林细根周转率和养分元素释放率最高，山杨林细根生长量最小，细根周转率和养分元素释放率介于前两者之间。（5）红松阔叶林生态系统碳储量为25962.17±2002.1 C g m-2，其中植物（乔、灌木和草本）、土壤和林地（凋落物和倒木）内的碳储量占总体的79%, 15% 和6%。生态系统碳的净交换(NEE)为366.8±110.6 C g m-2year-1, 林地和土壤的碳输入量为504.9±28.9 C g m-2year-1，输出量为405.9±28.7 C g m-2year-1。植物净固碳量为287±34.5 C g m-2year-1，乔木和灌木净固碳量分别占植物净固碳总量的98.6％和1.4％。 关键词：森林凋落物，凋落物分解，细根，碳储量，碳循环

西双版纳热带雨林片断小气候边缘效应研究

以西双版纳地区三个热带雨林片断和一个原始热带雨林为对象，研究了林内至林外、以及林窗内小气候要素的水平和垂直梯度变化规律、小气候边缘效应及其与林缘方位之间的关系、林缘空气流动规律、边缘效应深度、片断后林内生境变化及对气候变化的抵抗能力。利用林墙太阳辐射理论，计算分析了各方位林缘的可照时数。根据Monteith的植物叶面热量平衡方程讨论了叶温度理论模拟方法，计算和分析土壤-植被-大气连续体（SPAC）能量平衡中各分量通量。主要结果如下： 1.西双版纳地区不同方位林缘可照时数一般比水平面减少，只有南向林缘在春、秋分日及北向林缘在夏至日的可照时数与水平面相同。在夏半年，北向林缘可照时间最长，东西向林缘次之，南向林缘最短；在冬半年，南向林缘可照时间最长，与水平面相同，东西向次之，北向林缘最短。年可照时数以南向林缘最长，北向林缘最短。 2.片断化热带森林的小气候边缘效应影响深度在北向林缘深至林内15m、在南向林缘深至林内25m。林外小气候水平梯度大于林内，这种梯度变异尤以林缘附近（-10m  10m范围）最大。统计世界各地研究结果，发现生物和物理环境的边缘效应深度变化于10  500m之间，但主要发生在100m范围内（占87%）。随着边缘效应深度增加或片断面积减小，正方形森林片断受林缘影响面积的百分率增加。圆形森林片断受边缘效应的“蚕食”作用最小，而狭长或不规则森林片断受边缘效应影响最大。 3.在南向林缘外侧10m范围内存在太阳辐射和温度较高地带；林窗边缘林墙壁面有显著得热力效应和水汽效应，尤其在北向边缘更显著。 4.林缘2/3H（H为林缘树高）高处以下及其以上（林冠层及上方）存在一反向双环流，在林冠层处其强度相对较弱。 5.片断化森林对外部变化抵御能力变得更为脆弱，林内环境由湿晾转向干暖，森林生态功能降低。 6.林缘植物叶温表现出气温型（Ta>Tl）、中间型（Ta=Tl）和辐射型（Tl>Ta）三种类型。林缘处草本植物与乔木、藤本植物之间的叶温差异显著，草本比乔木、藤本高约5℃。 7.叶面积指数在林缘最低和在林内25m处最大，林缘叶角小于林内，而在25m处散射光透过系数则最小。