利用量子化学的密度泛函理论(DFT), 对TMG/NH3/H2体系中自由基参与的金属有机气相外延(MOVPE)反应进行计算分析, 特别针对H、NH2自由基对Ga(CH3)3(简称TMG)热解路径、氢解路径以及加合路径的影响进行研究。通过计算不同反应路径的吉布斯自由能差ΔG和能垒ΔG*/RT, 确定了自由基参与的气相反应在不同温度下不同的反应路径。研究发现: 当T＜683 K时, TMG与NH3反应生成加合物TMG∶NH3。当T＞683 K时, TMG∶NH3重新分解为TMG和NH3。TMG在MOVPE温度下很难直接热解, 在H自由基作用下则易热解产生Ga(CH3)2(简称DMG)、GaCH3(简称MMG)和Ga原子。当T＜800 K时, TMG与NH3的氨基反应速率大于自由基参与的热解反应, 故氨基反应占主导; 当T＞800 K时, 自由基参与的TMG热解反应速率大于氨基反应, 故热解反应占主导。氢解反应由于能垒很高, 因此可忽略。TMG及其热解产物与NH2自由基反应很容易产生氨基物。氨基物DMGNH2可以与H自由基继续反应, 最终生成表面反应前体GaNH2。

对采用多级变速法生长AlGaAs电流扩展层的850nm红外发光二极管进行了研究。研究发现, 采用多级变速法生长n型Al0.25Ga0.75As电流扩展层有助于改善外延层表面形貌和后续外延层的晶体质量, 从而减小850nm红外发光二极管的漏电流及串联电阻。此外, 采用多级变速法生长n型Al0.25Ga0.75As电流扩展层还可以避免在多量子阱(MQW)有源区中形成非辐射复合中心, 从而提高850nm红外发光二极管的亮度和寿命。

利用量子化学的DFT理论, 对MOVPE生长GaN薄膜的表面初始反应机理进行研究。通过计算GaCH3和NH3在GaN(0001)-Ga面的4种吸附位的能量曲线发现, GaCH3在各吸附位的吸附能差值不大, 因此容易在表面迁移; 而NH3在各吸附位的吸附能差值较大, 最稳定吸附位为Top位, 迁移到其他位置需要克服较大能垒。在此基础上, 提出了以NH3和 GaCH3为表面生长基元, 在GaN(0001)-Ga面连续生长, 最终形成环状核心的二维生长机理: 在环状核心形成过程中, 第1个GaN核生长需要3个NH3和1个GaCH3, 可表示为Ga(NH2)3。第2个GaN核生长可利用已有的1个N作为配位原子, 故只需2个NH3和1个GaCH3。2个GaN核可表示为(NH2)2Ga-NH-Ga(NH2)2。第3个GaN核生长可利用已有的2个N作为配位原子, 故只需要1个NH3和1个GaCH3。3个GaN核构成环状核心, 可表示为Ga3(NH)3(NH2)3。后续的生长将重复第2个核和第3个核的生长过程, 从而实现GaN薄膜的连续台阶生长。

通过低压金属有机化学气相外延(LP-MOVPE)工艺生长了AlGaInAs应变补偿量子阱材料,通过X射线双晶衍射、光荧光、二次离子质谱的测试分析得到了材料生长的优化工艺参数,降低了材料中的氧杂质含量,得到了高质量AlGaInAs应变补偿量子阱材料,室温光致发光半宽FWHM=26 meV.采用此外延材料成功制作了1.3 μm无致冷AlGaInAs应变量子阱激光器, 器件测试结果为:激射波长:1290 nm≤λ≤1330 nm;阈值电流:Ith(25℃)≤15 mA;Ith(85℃)≤25 mA;量子效率变化:Δηex(25～85℃)≤1.0 dB.

报道了采用选区外延生长技术制作的可实用的单脊条形电吸收调制DFB激光器。激光器的阈值为26mA，最大光功率可达9mW，消光比可达16dB。减小端面的光反馈后，从自发发射谱上观察不到波长随调制电压的变化，调制器部分的电容为1.5pF，初步筛选结果显示阈值、隔离电阻、消光比基本没有变化，可应用在2.5Gb/s的长途干线光纤传输系统上。

报道了利用LP-MOVPE技术生长高质量的InGaAs/InGaAsP分别限制应变量子阱激光器结构材料、激光器制作和结果.宽而激光器实现了室温脉冲受激发射.激射波长为1.49 μm，在腔长为2000 μm时，最低阈值电流密度为0.30 kA/cm2.最大脉冲光输出峰值功率达500 mW以上.同时，从理论和实验上研究了阙值电流及阙值电流密度随激光器腔长的变化关系，并与LP-MOVPE生长制作的宽面双异质结构激光器进行了比较.