碲和镁掺杂的新型GaAs隧道结的MBE生长与器件特性

本文采用分子束外延(MBE)的生长方法,研究了单质碲(Te)和单质镁(Mg)分别作为n型和p型掺杂剂时在III-V族半导体GaAs中的掺杂行为,并且实现了以Te和Mg为掺杂剂的新型GaAs隧道结的生长.通过对生长温度、As4与Ga束流强度V/III比和掺杂剂束流强度的优化调节,获得了载流子迁移率较高且晶体质量良好的重掺杂的GaAs样品;在此基础上生长的新型n-GaAs(Te)/p-GaAs(Mg)隧道结的峰值电流密度高达21 A/cm2.     

1eV带隙GaNAs/InGaAs短周期超晶格太阳能电池的设计

使用In,N分离的GaNAs/InGaAs短周期超晶格作为有源区是未来实现高效率GaInNAs基太阳能电池的重要结构之一.同时,考虑到具有1eV带隙的GaInNAs子电池的重要性以及与Ge衬底晶格匹配的优势,基于Ge衬底上的四结及多结太阳能电池无疑荣景可期.为在实验上较好地控制所需带隙,我们利用传输矩阵方法从理论上计算了实现1eV带隙下超晶格的周期数、垒层厚度以及In,N的浓度,并进一步讨论分析1eV带隙下的多个相关参数的对应关系以及超晶格的应变状态.     

GaAs衬底生长的立方GaN晶片键合技术

利用晶片键合技术通过多层金属膜成功地把立方相GaN LED结构键合到新衬底Si上, 并且利用湿法腐蚀技术去掉了原GaAs衬底. SEM和PL观察表明, 利用键合技术可以完整地把立方相GaN外延薄膜转移到新的衬底上而不改变外延层的物理和光学性质. XRD(S射线衍射)结果分析显示, 键合后的样品中出现了新的合金和化合物: AuGa₂, Ni₄N, 意味着用来作为黏附层和形成Ohm接触的Ni/Au膜与p-GaN形成了紧密的结合, 保证了金属膜与GaN层的牢固度和界面的小接触电阻, 成功地完成了键合, 为下一步以GaAs吸收衬底生长的GaN基器件的研制打下了基础.     

立方相GaN/GaAs(001)外延层中六角相的分布特征

采用X射线多功能四圆衍射仪测绘出GaN/GaAs(001)外延层中六角相的{0002}和{100}极图，结果表明外延层中六角相与立方相之间的取向关系为：{0001}∥{111},〈100〉∥〈112〉. 构建了相应的结构模型，并对{0002}和{100}极图进行了模拟. 六角相以该取向关系存在于立方相GaN外延层中时,两相界面处具有相应于六角相和立方相的层错结构. 分析立方相GaN外延层中形成六角相所导致的晶格畸变和能量变化可知，造成六角相分布特征的主要因素是平行于〈0001〉方向的两相界面处原子成键紊乱. 六角相按照该取向关系，从低温缓冲层内部或缓冲层与外延层界面处萌生，并以片状贯穿至外延层表面的分布特征所引起的外延层能量增加值最小.     

含有p-GaN 纳米阵列的InGaN/GaN 双异质结太阳能电池的制作

提出了一种提高p-GaN/i-InGaN/n-GaN 双异质结太阳能电池外量子效率的方法,即将p-GaN 刻蚀成纳米阵列结构. 我们使用Ni 退火形成微结构掩模, 通过感应耦合等离子体(ICP)将p-GaN 刻蚀纳米阵列结构. 同时, 提出了两步刻蚀n-GaN 台面的制作工艺, 以此在形成p-GaN 纳米阵列结构时获得光滑的n-GaN 层表面, 以此改善后续金属电极的沉积. 经测试, 含有p-GaN纳米阵列结构的电池峰值外量子效率可达55%, 比常规p-GaN 膜层基InGaN/GaN 太阳能电池的外量子效率提高了10%.