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氨热法GaN单晶生长的位错密度演变研究
1
作者 夏政辉 李腾坤 +6 位作者 任国强 解凯贺 卢文浩 李韶哲 郑树楠 高晓冬 徐科 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第3期480-486,共7页
氮化镓单晶具有高击穿电压、直接带隙、高饱和电子漂移速率、良好的化学稳定性等特性,在光电子器件和大功率电子器件中有广泛的应用。然而异质外延氮化镓会产生高位错密度,限制了氮化镓基器件的性能发挥。本研究以HVPE-GaN为籽晶,采用... 氮化镓单晶具有高击穿电压、直接带隙、高饱和电子漂移速率、良好的化学稳定性等特性,在光电子器件和大功率电子器件中有广泛的应用。然而异质外延氮化镓会产生高位错密度,限制了氮化镓基器件的性能发挥。本研究以HVPE-GaN为籽晶,采用氨热法生长了氮化镓单晶,利用扫描电子显微镜(SEM),光学显微镜和湿法腐蚀研究了氨热法氮化镓单晶籽晶区至侧向生长区的位错演变。研究结果表明,侧向生长区的氮化镓单晶位错密度明显低于籽晶区,侧向生长超过25μm后,位错密度降低2个数量级。 展开更多
关键词 氮化镓单晶 氨热法 侧向生长 位错密度 腐蚀坑
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掺杂对GaN晶体力学性能影响的研究
2
作者 王海笑 李腾坤 +6 位作者 夏政辉 陈科蓓 张育民 王鲁华 高晓东 任国强 徐科 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第2期229-234,共6页
对GaN单晶力学性能的研究有助于解决其在生长、加工和器件应用中的开裂问题。本文围绕掺杂对GaN单晶力学性能的影响,通过纳米压痕法测试了不同掺杂类型(非掺、Si掺和Fe掺)GaN单晶的弹性模量和硬度,测试结果表明掺杂对GaN单晶的硬度有重... 对GaN单晶力学性能的研究有助于解决其在生长、加工和器件应用中的开裂问题。本文围绕掺杂对GaN单晶力学性能的影响,通过纳米压痕法测试了不同掺杂类型(非掺、Si掺和Fe掺)GaN单晶的弹性模量和硬度,测试结果表明掺杂对GaN单晶的硬度有重要影响。Si掺、Fe掺GaN较非掺样品硬度有所提升,用重掺杂的氨热GaN单晶作为对照,也证明了这一结论。通过高分辨X射线衍射分析和原子力显微镜表征实验发现,晶体结晶质量、接触面积等因素对GaN单晶硬度的影响较小。对GaN表面纳米压痕滑移带长度和晶体晶格常数进行测试,结果表明,掺杂影响GaN单晶硬度的主要原因是缺陷对GaN位错增殖、滑移的阻碍作用和掺杂引起的GaN晶格常数的变化。 展开更多
关键词 GaN单晶 弹性模量 硬度 纳米压痕 氨热法 掺杂
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TiN、Ti插入层对ITO与GaN欧姆接触性能影响的研究
3
作者 孟文利 张育民 +2 位作者 孙远航 王建峰 徐科 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第9期1609-1616,共8页
透明半导体铟锡氧化物(ITO)作为电极能够降低光导开关电极边缘电流集聚效应和提高脉冲激光的利用率。本文通过在ITO与GaN界面之间分别插入10 nm的Ti与TiN,研究Ti、TiN对ITO与GaN欧姆接触性能的影响。I-V测试结果表明,随着退火温度升高,... 透明半导体铟锡氧化物(ITO)作为电极能够降低光导开关电极边缘电流集聚效应和提高脉冲激光的利用率。本文通过在ITO与GaN界面之间分别插入10 nm的Ti与TiN,研究Ti、TiN对ITO与GaN欧姆接触性能的影响。I-V测试结果表明,随着退火温度升高,插入TiN的光导开关一直保持欧姆接触特性,而插入Ti的光导开关由欧姆接触转变为肖特基接触。通过TEM测试发现,当以Ti作为插入层时,ITO通过插入层向插入层与GaN的界面扩散,在接触界面形成Ti的氧化物及空洞。透射光谱显示,不同退火温度下插入Ti层的透过率均低于38.3%,而以TiN作为插入层时透过率为38.8%~55.0%。因此含有TiN的光导开关具有更稳定的电学性能和更高的透过率,这为GaN光导开关在高温高功率领域的应用提供了参考。 展开更多
关键词 GaN光导开关 ITO TI TIN 欧姆接触
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Fe掺杂GaN晶体非极性面的光学各向异性研究 被引量：1
4
作者 武圆梦 胡俊杰 +4 位作者 王淼 易觉民 张育民 王建峰 徐科 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第6期996-1002,共7页
本文利用低温光致发光谱(PL)研究了Fe掺杂GaN晶体非极性a面{1120}、m面{1100}的带边峰和Fe^(3+)相关峰(^(4)T_(1)(G)-^(6)A_(1)(S))的偏振发光特性。结果表明:a面与m面光学各向异性差别较小,线偏振光的电矢量E平行于c轴[0001]时(E∥c),... 本文利用低温光致发光谱(PL)研究了Fe掺杂GaN晶体非极性a面{1120}、m面{1100}的带边峰和Fe^(3+)相关峰(^(4)T_(1)(G)-^(6)A_(1)(S))的偏振发光特性。结果表明:a面与m面光学各向异性差别较小,线偏振光的电矢量E平行于c轴[0001]时(E∥c),GaN带边峰强度最小,而Fe^(3+)零声子峰(1.299 eV)强度最强。带边峰线偏振度小,而Fe^(3+)零声子峰线偏振度大,a面带边峰的线偏振度为26%,Fe^(3+)零声子峰的偏振度在a面和m面分别达到55%和58%。在5 K低温下,进一步测量了Fe^(3+)精细峰和声子伴线的偏振特性,结果表明,除了一个微弱的峰外,其他精细峰和声子伴线与Fe^(3+)零声子峰偏振特性一致。本研究有助于拓展Fe掺杂GaN晶体材料在新型偏振光电器件领域的应用。 展开更多
关键词 氮化镓 FE掺杂 半绝缘 非极性面 光学各向异性 光电特性 偏振光
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氧化镓异质集成和异质结功率晶体管研究进展 被引量：1
5
作者 韩根全 王轶博 +7 位作者 徐文慧 巩贺贺 游天桂 郝景刚 欧欣 叶建东 张荣 郝跃 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第14期1741-1752,共12页
超宽禁带氧化镓(Ga_(2)O_(3))半导体具有临界击穿场强高和可实现大尺寸单晶衬底等优势,在功率电子和微波射频器件方面具有重要的研究价值和广阔的应用前景.尽管Ga_(2)O_(3)材料与器件研究已取得很大进展,但其极低的热导系数和缺少有效的... 超宽禁带氧化镓(Ga_(2)O_(3))半导体具有临界击穿场强高和可实现大尺寸单晶衬底等优势,在功率电子和微波射频器件方面具有重要的研究价值和广阔的应用前景.尽管Ga_(2)O_(3)材料与器件研究已取得很大进展,但其极低的热导系数和缺少有效的p型掺杂方法成为限制其复杂器件结构制备和器件性能提升的主要瓶颈.针对上述两大关键瓶颈,本文综述了利用异质材料集成的方法实现高导热衬底Ga_(2)O_(3)异质集成晶体管与基于p型氧化镍/n型氧化镓(p-NiO/n-Ga_(2)O_(3))异质结的Ga_(2)O_(3)功率二极管和超结晶体管的研究进展.采用离子刀智能剥离-键合技术实现的高导热衬底Ga_(2)O_(3)异质集成方案可有效解决其导热问题,碳化硅(SiC)和硅(Si)基Ga_(2)O_(3)异质集成晶体管展现出远优于Ga_(2)O_(3)体材料器件的热相关特性.采用异质外延技术制备的p-NiO/n-Ga_(2)O_(3)功率二极管和超结晶体管均展现出良好的电学特性,p-NiO/n-Ga_(2)O_(3)异质结为Ga_(2)O_(3)双极器件的发展提供了一种可行途径.异质集成和异质结技术可有效地克服Ga_(2)O_(3)本身的关键难点问题,助力高效能、高功率和商业可扩展的Ga_(2)O_(3)微电子系统的实现,推动其实用化进程. 展开更多
关键词 氧化镓 晶体管 异质集成 氧化镍 异质结 超结
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全介质纳米结构实现LED偏振光辐射准直
6
作者 王淼 易觉民 徐科 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第19期186-191,共6页
为提高偏振出光发光二极管(LED)的光场耦合效率,以一维光子晶体和亚波长介质光栅为基础,设计一种集成式全介质纳米结构组合器件。采用有限差分时域(FDTD)方法建立实现偏振光束准直功能的全介质纳米结构模型。系统研究光子晶体和介质光... 为提高偏振出光发光二极管(LED)的光场耦合效率,以一维光子晶体和亚波长介质光栅为基础,设计一种集成式全介质纳米结构组合器件。采用有限差分时域(FDTD)方法建立实现偏振光束准直功能的全介质纳米结构模型。系统研究光子晶体和介质光栅的结构参数对偏振LED出射光场调控的影响,分析光子晶体厚度、光子晶体周期、介质光栅周期、介质光栅高度和介质光栅线宽等参数影响准直特性的物理机制。设计优化的纳米结构,自上而下分别为周期为550 nm、线宽为160 nm、深度为120 nm的TiO_(2)纳米光栅和两对Al_(2)O_(3)/SiO_(2)薄膜组成的光子晶体结构(每层厚度均为80 nm)。计算结果表明,所设计的全介质纳米结构可以将绿光波段偏振LED出光远场辐射角度控制在-6°~6°范围内,可以实现光辐射远场准直,同时出光效率大于77%。在垂直方向(远场辐射角度为0°)所设计的结构的远场辐射强度相较无结构LED辐射强度提高了6.6倍。 展开更多
关键词 物理光学 发光二极管 偏振光 辐射准直 纳米光栅
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