1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
利用LP-MOCVD技术,采用两步生长法在GaAs(100)单晶衬底上外延生长InxGa1-xAs材料.通过扫描电子显微镜(SEM)与原子力显微镜(AFM)观察了缓冲层厚度对外延层表面形貌、表面粗糙度的影响;利用X射线衍射(XRD)分析了缓冲层厚度对外延层结晶质量的影响;利用拉曼光谱分析了缓冲层厚度对外延层材料合金有序度的影响;通过透射电子显微镜(TEM)观察了外延层材料位错的分布状态,计算了外延层的位错密度.实验结果表明,两步生长法生长的InxGa1-xAs/GaAs异质结材料的缓冲层厚度存在一个最优值.
两步生长法 two step growth GaAs GaAs InGaAs InGaAs MOCVD MOCVD
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
设计并模拟计算了延伸波长至2.6 μm的复合盖层材料PIN结构In0.82Ga0.18As红外探测器, 即PNN型盖层、PIN结构的In0.82Ga0.18As红外探测器。研究了不同厚度及载流子浓度的PNN盖层对探测器性能的影响。研究结果表明: 在In0.82Al0.18As厚度为200 nm且载流子浓度为2E18、InAs0.6P0.4 厚度为50 nm且载流子浓度为2E17、In0.82Ga0.18As厚度为50 nm且载流子浓度为2E16时, 探测器表现出最佳的性能。与传统PIN结构探测器相比, 其相对光谱响应度仅降低10%, 暗电流降低了1个数量级。计算分析了不同工作温度下的暗电流, 结果显示: 在120~250 K时, 暗电流主要为缺陷隧穿电流; 在250~300 K时, 暗电流主要为带间隧穿电流; 当温度大于300 K时, 暗电流主要为产生-复合电流和扩散电流。
红外探测器 盖层 光谱响应度 暗电流 infrared detector APSYS APSYS cap layer responsivity dark current
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
2 中国科学院大学, 北京100049
针对激光加工在金属材料焊接、熔覆、表面硬化等工业领域的应用, 考虑到半导体激光器体积和重量小、效率高、免维护、成本低以及波长较短等特点, 设计了功率达2 kW的半导体激光加工光源。在大通道工业水冷条件下, 采用48只出射波长分别为808, 880, 938, 976 nm的传导冷却半导体激光阵列作为发光单元, 最终研制出了2 218 W高亮度光纤耦合模块。此高亮度模块可以实现柔性加工, 直接应用于金属材料焊接、熔覆、表面合金化等工业领域, 对于半导体激光器在工业领域的应用具有重要意义。
半导体激光阵列 光纤耦合 高亮度 合束技术 diode bars fiber coupling high brightness beam combiner technology
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
通过直流磁控反应溅射制备了氮化铝(AlN)薄膜, 研究了沉积条件与氮化镓(GaN)缓冲层对薄膜质量的影响。利用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了AlN薄膜的晶体结构和表面形貌。XRD研究结果表明, 低工作压强、短靶距和适当的氮气偏压有利于(002)择优取向的AlN薄膜沉积。随着沉积时间的增加, 沉积在50 nm厚的GaN缓冲层上的AlN薄膜的(002)面的衍射峰的半高宽急剧减小, 而沉积在1 μm厚的GaN薄膜上的AlN薄膜的(002)面的衍射峰的半高宽几乎不变。SEM测试结果表明: 在沉积的初期, 沉积在1 μm厚的GaN薄膜上的AlN薄膜的(002)面的晶粒大小分布比沉积在50 nm厚的GaN缓冲层上的AlN薄膜的均匀, 而随着沉积时间的增加, 它们的晶粒大小分布几乎趋向一致。
GaN缓冲层 晶体结构 晶粒尺寸 AlN AlN GaN buffer layer crystal structure grain size
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院, 北京 100039
采用对a-AlGaN表面沉积SiO2纳米颗粒制备工艺得到了金属-半导体-金属(MSM)结构的a-AlGaN紫外探测器。与没有沉积SiO2纳米颗粒的探测器件相比, 沉积SiO2纳米颗粒使器件的暗电流下降了一个数量级, 峰值光谱响应度提高了近3个数量级, 紫外/可见抑制比大于103。
SiO2纳米颗粒 MSM紫外探测器 SiO2 nanoparticles a-AlGaN a-plane AlGaN MSM ultraviolet photodetectors
1 发光学与应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院, 北京 100039
采用热扩散方法, 对AlN薄膜进行了Si掺杂。利用电子能量散射谱(EDS)以及高温变温电导对薄膜进行了分析。EDS测试结果表明:在1 250 ℃的温度下, 氮化硅(SiNx)作为Si的扩散源, 可以实现对AlN薄膜的Si热扩散掺杂。高温电流-电压(I-V)测试表明:在460 ℃测试温度下, AlN薄膜在热扩散掺杂以后, 其电导从1.9×10-3 S·m-1增加到2.1×10-2 S·m-1。高温变温电导测试表明:氮空位(V3+N)和Si在AlN中的激活能为1.03 eV和0.45 eV。
杂质 氮化物 热扩散 impurities nitrides thermal diffusion
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
2 中国科学院 研究生院 , 北京100039
利用高分辨X射线衍射(HRXRD)与拉曼散射光谱(Raman scattering spectra)研究了氮化处理与低温AlN缓冲层对低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)在r面蓝宝石衬底上外延的a面GaN薄膜中的残余应变的影响。实验结果表明: 与氮化处理后生长的a-GaN相比,使用低温AlN缓冲层后生长的a-GaN具有较小的摇摆曲线的半高宽和较低的残余应变,而且其结构各向异性和残余应变各向异性也均有一定程度的降低。因此,与氮化处理相比,低温AlN缓冲层更有利于a-GaN的生长。
各向异性 拉曼散射光谱 残余应变 a-GaN a-GaN anisotropic Raman spectroscopy strain
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
2 中国科学院 研究生院 , 北京100039
采用有机金属化学气相沉积(MOCVD)在r面蓝宝石衬底上生长aAlGaN外延膜,研究了AlN插入层对aAlGaN外延膜的应力和光学性质的影响。根据高分辨X射线衍射(HRXRD)技术和扫描电子显微镜(SEM)我们可以得到,AlN插入层有效地提高了aAlGaN外延膜的晶体质量并减小了外延膜材料结构的各向异性。由拉曼光谱得到AlN插入层的引入减小了aAlGaN外延膜的面内压应力,其原因是AlN插入层可以当作衬底有效的调制与减小aAlGaN外延膜与r面蓝宝石衬底的晶格失配,从而使aAlGaN的面内应力得到适当释放。对室温下的光致发光进行测量得到AlN插入层的使用使近带边发射峰(NBE)发生了红移,这可能是由于残余应力的减小引起。
AlN插入层 应力 拉曼光谱 光致发光 aAlGaN aplane AlGaN AlN interlayer strain Raman spectra PL
1 发光学与应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院, 北京 100039
采用自催化法,利用金属有机化学气相沉积技术,在Si(100)衬底上成功制备了InP/InGaAs核壳结构纳米线。通过扫描电子显微镜观察纳米线形貌,在核壳结构纳米线的顶端催化剂转化成了颗粒状晶体。利用X射线衍射和透射电子显微镜研究了InP纳米线上生长InGaAs外壳的过程,并应用X射线能量色散能谱仪对纳米线顶端进行了轴向和径向的线扫描,得到了纳米线上元素组分分布。催化剂的转化发生在制备InGaAs壳之前的升温过程中,且形成的晶体中含有合金成分。InGaAs壳的组分调整可以通过改变生长过程中生长源气体的流量来实现。
自催化法 金属有机化学气相沉积 InP/InGaAs核壳结构 纳米线 catalyst-free MOCVD nanowires InP/InGaAs core-shell
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
2 中国科学院 研究生院, 北京100039
通过直流磁控反应溅射装置,在蓝宝石(0001)衬底和氮化的蓝宝石(0001)衬底上成功制备了氮化铝(AIN)薄膜。利用X射线衍射仪、原子力学显微镜和双光束扫描分光计,研究了蓝宝石氮化对AIN薄膜结构、应力、晶粒尺寸、形貌和光学性质的影响。X射线衍射研究表明: 制备的AIN薄膜具有较强的(0002)择优取向,蓝宝石衬底的氮化不仅能够改善AIN结晶质量,而且还可以减少薄膜的残余应力。但是,原子力学显微镜结果表明: 在蓝宝石衬底上制备的AIN薄膜的晶粒大小分布比在氮化的蓝宝石衬底上制备的AIN薄膜的晶粒大小分布更加均匀。我们认为,蓝宝石衬底在氮化的过程中形成的AIN具有过多的位错和缺陷,正是这些位错和缺陷造成了在氮化的蓝宝石衬底上制备的AIN薄膜的晶粒大小分布的不均匀性。吸收光谱显示: 蓝宝石衬底的氮化并没有对AIN薄膜的光学性质产生明显的改善。
晶体结构 光吸收 表面形貌 crystal structure optical absorption surface morphology