GaN肖特基紫外探测器的电流输运研究

为了探明GaN肖特基紫外探测器漏电流问题,提高探测器的性能,在已有的各种电流输运模型的基础上,把宽禁带的GaN基半导体材料（Eg〉3.4eV）看作绝缘体,用空间电荷限制电流理论（SCLC）分析由金属有机物化学气相沉积法（MOCVD）生长的金属-GaN肖特基紫外探测器样品的I-V和I-V-T曲线。结果表明,SCLC机制控制的电流成分占主导地位,对于两个转换电压V1、V2,在V〈V1的区域电流电压遵循欧姆定律,在V1〈V〈V2的区域遵循幂指数规律I∝Vm,在V〉V2的区域电流电压遵循SCLC平方率。     

不同掺杂元素对GaN基材料发光性能影响研究进展

由于GaN材料本身具有的极大优越性,如大禁带宽度、高临界场强、高热导率、高载流子饱和速率、高异质结界面二维电子气浓度等,决定了GaN基材料及其器件在发光半导体材料领域中的重要地位,而高质量GaN的掺杂制备一直是研究者关注的热点.本文根据近几年国内外对掺杂GaN基材料的研究成果,总结概括了IIA族、过渡族以及稀土族元素对GaN的掺杂,分析讨论了不同掺杂元素对GaN基材料发光性能的影响,并以Mg掺杂GaN为例,对比了各种掺杂技术的优缺点.     

半导体光电结构材料及其应用

半导体光电结构材料广泛应用于信息、照明、交通、能源、医疗、军事等领域.介绍了厦门大学近年来在半导体光电结构材料研究的进展,着重介绍高Al组分AlGaN、高In组分InGaN、GaN基半导体、Si基半导体、ZnO基半导体等结构材料研发中所取得的进展及其在大功率LED、紫外LED、激光器、探测器、太阳能电池等光电器件中的应用.     

GaN基激光器的研究进展

GaN材料作为第三代半导体材料具有十分独特的性能,其发光波段可以覆盖从红外到深紫外波段。GaN材料击穿电场强、发光效率高,使其在显示、照明、通信等领域具有非常广泛的应用。综述了GaN基激光器的发展历程及其失效和退化机制的研究进展。目前最新的蓝光GaN基激光器在3 A电流连续工作时的电压和输出功率为4.03 V和5.25 W;最新的绿光激光器波长为532 nm,在电流1.6 A时,输出功率为1.19 W。进一步阐述了GaN基激光器退化的主要表现,即随着工作时间的延长,激光器发光效率降低、光转化效率降低以及电压升高。总结了四种主要的退化模式,分别为封装退化、静电损伤、腔面退化和芯片失效。     

纳米压印技术制备Si基GaN纳米柱图形化衬底

采用纳米压印和反应离子刻蚀技术,通过实验研究反应离子刻蚀时间与GaN纳米柱高度的相关性,成功地在Si基GaN衬底上制备出了GaN纳米柱图形化衬底。SEM表征分析发现在图形化衬底上所制备的GaN纳米柱形貌均匀、排列整齐;室温光致发光光谱分析发现GaN纳米柱图形化衬底与GaN材料相比带边发光峰出现2.1nm的红移,发光强度增强。研究结果表明GaN纳米柱内应力得到释放且具有光子晶体的作用。
     

纳米压印技术制备Si基GaN纳米柱图形化衬底

采用纳米压印和反应离子刻蚀技术,通过实验研究反应离子刻蚀时间与GaN纳米柱高度的相关性,成功地在Si基GaN衬底上制备出了GaN纳米柱图形化衬底。SEM表征分析发现在图形化衬底上所制备的GaN纳米柱形貌均匀、排列整齐;室温光致发光光谱分析发现GaN纳米柱图形化衬底与GaN材料相比带边发光峰出现2．1nm的红移,发光强度增强。研究结果表明GaN纳米柱内应力得到释放且具有光子晶体的作用。     

AP-MOCVDGaN材料生长特性

研究低温生长GaN过渡层（缓冲层）在AP－MOCVD生长GaN材料过程中的作用，探讨了过渡层的生长温度、时间、氮化时间等参数对GaN材料晶体质量的影响，通过对过渡层的特性参数的分析、优化，获得了X射线双晶衍射半峰宽为6’的GaN外延层．     

GaN基高电子迁移率晶体管研究进展

由于氮化镓(GaN)材料具有禁带宽度大、击穿电场强、饱和电子漂移速度高等优异的物理特性,GaN基功率电子器件逐渐取代硅基电子器件在高温、高压与高频等领域的应用。目前,由GaN及其合金材料制备的高电子迁移率晶体管(HEMT)是电力电子、无线通信和雷达等领域的核心器件。除此之外,利用GaN基HEMT可制备高灵敏度的检测器件,在生物和光电检测领域的应用也越来越广泛。但是,尽管GaN基HEMT的性能正不断取得突破,该器件的规模化应用仍受到电学可靠性问题的限制,本文重点阐述了GaN基HEMT的研究进展以及存在的电学可靠性问题。     

氮化镓薄膜研究进展

介绍了CaN薄膜材料的主要性质，制备工艺，掺杂，衬底和缓冲层等相关问题，并概述了GaN基器件的研究现状，提出了目前CaN研究中所面临的主要问题．     

Mg掺杂对GaN薄膜紫外光电导的影响

报道了用MOCVD方法制备的不同Mg掺杂浓度的GaN薄膜的紫外光电导特性.结果表明,没有进行Mg掺杂和弱掺杂的样品具有显著的光响应,而且光响应弛豫时间也较短,随着Mg掺杂浓度的增加,材料变成P型,光响应变小,且弛豫时间变长.     

Roughening surface morphology on free-standing GaN membrane with laser lift-off technique

An ultraviolet (UV) laser lift-off (LLO) technique was presented to form a roughened surface morphol-ogy on GaN membrane grown by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD). The etched sur-face showed cone-like structures on a free-standing GaN membrane. Based on the scanning electron microscopy (SEM) and atom force microscopy (AFM) measurements, the etching mechanism was proposed, which was related to the different decomposition depth caused by the dislocations in the GaN membrane. The etching efficiency and morphology of GaN by the LLO technique and the photo-electrochemical (PEC) wet etching technique was compared and analyzed. This roughed cone-like surface morphology by LLO can enhance the external efficiency of vertical structure n-side-up GaN-based light-emitting diodes (LEDs) simultaneously while being released of the performance con-strains impeded by sapphire.     

III族氮化物半导体异质结构中载流子的量子输运和自旋性质

III族氮化物半导体具有宽的直接带隙,很强的极化电场,优异的物理特性,是发展高频、高温、高功率电子器件和光电子器件的优选材料．同时,III族氮化物半导体有很长的电子自旋弛豫时间以及很高的居里温度,也成为近年来半导体自旋电子学研究的重要材料体系之一．本文介绍了用量子输运和自旋光电流方法对Gain基异质结构中载流子的量子输运和自旋性质的研究进展．对III族氮化物半导体中的能带结构,子带占据和散射,自旋分裂及自旋轨道耦合机制等进行了讨论．     

A review of GaN-based optoelectronic devices on silicon substrate

Group Ⅲ-nitride material system possesses some unique properties,such as large spectrum coverage from infrared to deep ultraviolet,wide energy band gap,high electron saturation velocity,high electrical breakdown field,and strong polarization effect,which enables the big family has a very wide application range from optoelectronic to power electronic area.Furthermore,the successful growth of GaN-related III-nitride material on large size silicon substrate enable the above applications easily realize the commercialization,because of the cost-effective device fabrication on the platform of Si-based integrated circuits.In this article,the progress and development of the GaN-based materials and light-emitting diodes grown on Si substrate were summarized,in which some key issues regarding to the material growth and device fabrication were reviewed.     

基于反射光谱的InxGa1-xN半导体薄膜厚度测量

氮化镓薄膜是制造蓝紫光光电子器件的理想半导体材料之一。三元合金InGaN薄膜是优良的全光谱材料而且不同In组分的InGaN薄膜叠层可用于研制高效率薄膜太阳电池。精确测量InGaN薄膜的厚度有利于研制高效率的光伏器件。本文利用分光光度计实验研究了蓝宝石衬底金属有机物化学气相沉积（MOCVD）技术生长的铟镓氮（InGaN）半导体薄膜的反射光谱。基于薄膜干涉原理,计算分析了InxGa1-xN薄膜的厚度;结果发现利用反射光谱中不同波峰、波谷确定的薄膜厚度相对偏差度的平均值为4．42％。结果表明用反射光谱的方法测量InxGa1-xN薄膜的厚度是可行的。     

理论计算在GaN范德华异质结的光催化的研究进展

近年来,后石墨烯时代许多新型二维材料表现出优异的物理化学性能,同时以二维半导体材料为基础构建的二维范德华异质结复合材料为改善光催化剂性能开辟了新的研究方向。二维范德华异质结光催化剂可以增强对可见光的吸收和降低电子和空穴的复合,极大提升光催化性能。氮化镓（gallium nitride,GaN）材料具有禁带宽度大、电子漂移速度快、抗腐蚀性强和耐高温等优点,这为其作为半导体光催化剂提供了可能。介绍了光催化剂材料筛选和二维GaN基范德华异质结研究进展等,通过第一性原理密度泛函理论对二维GaN基异质结体系的光催化性质进行研究分析。     

Ⅲ—Ⅴ氮化物与蓝光LEDs(Ⅰ)

回顾了Ⅲ—Ⅴ氮化物材料和GaN-based蓝光LED的研究状况及近期的重大进展,分成两部分先后在本刊发表,首先简要地概述了GaN及其有关化合物的晶体生长技术,较为详细地讨论了衬底选择和外延层的晶体结构。     

光子晶体的发展及制备研究

介绍了光子晶体的产生、发展历程和制备方法等,实验研究了采用MOCVD技术制备的InP反蛋白石结构三维光子晶体,获得了较好的填充率和结晶质量.为制备三维全带隙InP光子晶体提供了科学依据.     

GaN基量子点的制备与光致发光特性的研究

由于GaN基量子点具有较强的量子效应,有望获得比其他量子阱器件更优异的性能。目前GaN基量子点的制备及其光学特性已经成为Ⅲ-Ⅴ族半导体器件研究的热点。探讨了GaN基量子点的生长及其结构特性,重点研究了GaN基量子点的S-K生长模式及其影响量子点生长的因素,并讨论了GaN基量子点的光致发光特性及其影响因素。