GaN基量子阱蓝光LED的光学特性研究

在5.6K和300K温度下,Ga N基量子阱蓝光LED的光致发光谱表现出不同的发光特性。分析结果表明:5.6K温度下,量子限制斯塔克效应是Ga N基量子阱蓝光LED的光致发光谱变化的主要原因;300K温度下,非辐射复合首先影响Ga N基量子阱蓝光LED的光致发光谱,非辐射复合被屏蔽后,量子限制斯塔克效应成为Ga N基量子阱蓝光LED的光致发光谱变化的主要原因。     

高Al组分AlGaN基紫外LED结构材料

采用金属有机物气相外延(MOVPE)技术在c面蓝宝石衬底上,引入脉冲原子层外延技术,制备了一系列表面平整度较高的高Al组分AlGaN基异质结构外延片.并采用电子束金属蒸镀技术及优化热退火方法,获得了良好的欧姆接触电极,进一步将外延片制备成LED管芯.通过对量子结构有源层量子阱混晶组分的设计和调整,掌握并实现了主波长260～330 nm紫外LED结构材料的制备.     

氮化物深紫外LED研究新进展

基于三族氮化物(III-nitride)材料的紫外发光二极管(UV LED)在杀菌消毒、聚合物固化、生化探测、非视距通讯及特种照明等领域有着广阔的应用前景,近年来受到越来越多的关注和重视.在过去的十多年里,氮化物UV LED取得了长足的进步,发光波长400–210 nm之间的氮化物UV LED先后被研发出来,短于360 nm的深紫外LED(DUV LED)的外量子效率(EQE)最好结果已超过10%,很大程度上得益于核心Al Ga N材料制备技术的进展.通过提高Al Ga N外延材料及量子结构中的Al组分,可以实现更短波长的UV LED,但是源于Al(Ga)N材料的特性,随着Al组分的提高,高质量材料外延和实现有效掺杂面临越来越高的挑战.本文首先从材料外延和掺杂研究的角度出发,分别从UV LED的量子结构与效率、关键芯片工艺、光提取、可靠性与热管理等方面,详细阐述探讨了发光波长短于360 nm的DUV LED研究中面临的核心难点及近年来的一系列重要研究进展.     

能带调控提高GaN/InGaN多量子阱蓝光LED效率研究

In Ga N/Ga N多量子阱中由于存在极化效应导致能带弯曲,并由此导致电子和空穴在空间上被分离,因此严重降低了Ga N基LED的发光效率.针对此问题,我们设计了一种组分渐变的量子阱结构,利用组分与能带的关系对量子阱进行能带调控,使得量子阱中的能带弯曲减弱.该方法有效增加了LED的光功率和外量子效率.电致发光谱测试显示,在注入电流为35 A/cm2时,具有能带调控量子阱的LED其外量子效率比传统结构的LED提高了10.6%,发光功率提高了9.8%.能带模拟显示,能带调控后的量子阱中能带倾斜现象减弱,且空穴浓度明显增加,因此电子空穴波函数在空间中的重叠面积得到有效提高,最终提高了辐射复合效率.     

氧分压对 NiOx 薄膜微结构和电阻开关特性的影响

利用磁控溅射方法在镀Pt的Si（100）衬底上沉积制备NiO x 薄膜,研究了氧分压对薄膜微结构和电阻开关特性的影响．微结构观测分析结果表明：在20％氧分压下,可获得沿[200]晶向择优生长的N iO x 多晶薄膜,薄膜表面平整致密,晶粒平均直径约为13.8 nm ,垂直衬底生长形成柱状晶粒结构．磁性测试结果显示薄膜具有典型的铁磁性磁化曲线,但薄膜饱和磁矩随着氧分压增加急剧降低．电学测试结果表明20％氧分压氛围下沉积制备薄膜样品的电流电压曲线呈现出典型的双极性电阻开关特性：在－0.6 V读取电压下,可获得大于10的高／低电阻态阻值比．指数定律拟合电流电压实验曲线表明：薄膜低电阻态漏电流为欧姆接触电导;而薄膜处于高电阻态时,低电压下的漏电流仍以欧姆接触电导为主,高电压下则以缺陷主导的空间电荷限制电流为主．     

不同结构参数氮化镓基发光二极管芯片出光的蒙特卡罗方法模拟

发光二极管(LED)具有诸多优点,被人们看作是下一代照明器件.为了提高LED的光提取效率,使用蒙特卡罗方法,通过计算机编程,模拟了正装GaN基发光二极管芯片出光,分析考察了影响光提取效率的因素.结果表明,光提取效率随着封装材料折射率的增大而明显提高的现象仅发生在低于透明导电薄膜折射率的区间,过度提高封装材料的折射率对提高光提取效率并非有利;随着蓝宝石衬底厚度的增加,光提取效率曲线迅速上升并趋于平缓;此外,低吸收系数的透明导电薄膜、高反射率的反射镜亦可以显著提高LED光提取效率.     

Al金属多晶硅纳米膜欧姆接触的制作

利用低压化学气相淀积法(LPCVD)在表面有热氧化二氧化硅的(100)硅衬底上生长80nm厚多晶硅纳米膜,并对其界面进行表征.制作出单层Al金属的欧姆接触样品,在不同退火温度条件下对样片的电阻进行测量.结果表明,退火使欧姆接触的电阻率降低,接触电阻率可达到2.41×10-3Ω.cm2.     

锗/氧化硅和碳/氧化硅薄膜电致发光的比较研究

分别以锗-氧化硅和碳-氧化硅复合靶作为溅射靶,采用射频磁控共溅射技术在p型硅衬底上淀积了含纳米锗的氧化硅薄膜Ge/SiO2和含纳米碳的氧化硅薄膜C/SiO2。将各样品在氮气氛中经过600℃退火处理30min,然后,在p型硅衬底背面蒸镀铝电极,并经过合金形成良好的欧姆接触,最后,在纳米薄膜上蒸镀半透明的Au膜以形成Au/Ge/SiO2/p-Si和Au/C/SiO2/p-Si结构。当正向偏压在5-12V时,对两种结构的电致发光谱（EL）进行了测量,并对其发光机制进行了讨论。     

硅基纳米金属光刻蚀结构的侧向光伏效应

研究目的是探索半导体异质结构下的新型光电效应,为位置灵敏传感器的设计提供新思路.利用磁控溅射镀膜技术在P型硅基衬底上生长N型Cr金属薄膜,从而得到Cr/SiO/Si的硅基纳米金属异质结构.使用纳米光刻蚀技术在金属层上按照设计的条纹图形进行光刻蚀加工,得到硅基纳米金属光刻蚀结构.在对结构进行I-V特性测量的过程中发现侧向光伏效应.使用635nm,功率5mW激光器时,其侧向光伏效应的最大灵敏度为4.844mV·mm-1,并且线性度较好.     

CsPbBr3/C8-BTBT复合薄膜的制备和光学性能研究

文章采用热注入法制备CsPbBr3量子点,使用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)分析量子点的晶相结构,通过吸收光谱和循环伏安法表征量子点的能带结构。实验制备的量子点禁带宽度为2.52eV,半峰宽仅为25nm,可与小分子有机半导体C8-BTBT共同溶解于有机溶剂中,形成稳定的胶体分散体系。通过滴注和浸渍提拉法制备了CsPbBr3/C8-BTBT复合薄膜,分别采用365nm的紫外光和470nm的蓝光LED作为激发光源,表征了量子点薄膜及复合薄膜的光致发光性能。实验结果表明,纯CsPbBr3量子点薄膜的转换效率可达90%,以有机半导体C8-BTBT作为复合基质的薄膜在紫外光激发下光致转换效率提高了44%。     

金属—半导体欧姆接触合金化过程中小岛对比接触电阻影响的理论分析

1、引言在半导体发光器件中,Gap 发光器件占的比例越来越大,而 Gap 欧姆接触是当前 Gap 发光二极管(LED)制作中引人注目的问题.Gap 是宽禁带化合物,电阻率较高,表面态密度大,因而给欧姆接触电极的制备造成了很大困难.迄今,人们进行了各种合金作为 Gap 欧姆接触材料的研究工作,结果表明,对不同的接触金属层,在最佳合金温度下可得到较小的比接触电阻.随着Ⅲ—Ⅴ族半导体材料及其检测技术的发展,人们发现欧姆接触的实际界面     

油酸石蜡体系中红光CdSe量子点的合成及其高显色指数白光LED制备

半导体量子点具有量子尺寸效应,其半导体带隙随着量子点尺寸的减小而增大.在油酸石蜡绿色合成体系中通过引入表面活性剂油胺来调控Cd Se量子点尺寸.加入油胺可得到大粒径的Cd Se量子点,其发光光谱范围可以扩展到红光区域,得到发射波长为630 nm的量子点.对红光量子点进行二氧化硅包覆得到稳定的光转换材料,并与蓝光LED芯片以及黄光荧光粉进行封装得到显色指数Ra为90的高显色指数白光LED器件.     

GaN基LED中Ag/ITO复合膜的光电性能研究

制备含有不同厚度Ag(0.5、2、4nm)的Ag/ITO多层膜沉积在以蓝宝石为衬底的外延片上并与P-GaN相接触,经过一定的退火处理。研究了Ag厚度、退火温度、退火时间对Ag/ITO多层膜的透过率、方块电阻和接触电阻率的影响。得出这种光电性能优良的Ag/ITO膜作为P型透明电极应用于大功率LED有广阔的前景。     

SOI基锗共振腔增强型光电探测器的制作与性能测试

在超高真空化学气相沉积设备上,利用低温生长的硅锗和锗作为缓冲层,在SOI衬底上成功外延出高质量的锗薄膜.基于谐振腔增强型探测器(RCE)理论,模拟优化了有源层和上下反射层的厚度尺寸.传输矩阵方法计算结果显示:将SOI衬底自有二氧化硅、硅层作为一对下反射层的情况下,取2对SiO_2/Ta_2O_5作为上反射层时,量子效率可以达到接近56%.制作的SOI基锗光电探测器,暗电流密度为0.65 m A·cm~(-2).在8 V的偏压下,探测器在1 550 nm处响应度1.45 m A·W~(-1),可以观察到探测器的共振现象.     

大功率白光LED倒装焊方法研究

介绍了一种大功率、高亮度LED倒装散热封装技术。采用背面出光的蓝宝石LED芯片,倒装焊接在有静电放电（LED）保护电路的硅基板上。该封装技术针对传统LED出光效率低下和散热问题做出了改进,有效提高了LED芯片的寿命,降低了制造成本。     

GaAs光导开关电极制备工艺及性能测试

为了解决目前GaAs光导开关成品率低、稳定性差和可靠性低等问题,提出了GaAs光导开关的关键电极制备工艺解决方案。该方案首先以半绝缘GaAs材料作为衬底,利用电子束蒸镀机在GaAs衬底上沉积Ni/Ge/Au/Ni/Au金属复合层作为光导开关电极,并对电极进行快速退火使其与GaAs衬底形成欧姆接触;然后,为了隔绝光导开关与外界环境,在GaAs衬底上沉积氮化硅作为钝化保护层;最后,通过在欧姆接触电极上外延场板的工艺,制备出电极间距为4 mm的异面GaAs光导开关。对所制备的GaAs光导开关的测试结果表明：在400℃退火条件下,电极的接触电阻率最低可达到0.019 5Ω·cm²;采用50Ω单脉冲形成线,在工作频率为1 kHz、偏置电压为22 kV时,光导开关的输出电压脉冲为10 kV,脉冲上升时间为亚ns量级。采用该制备方法制备的GaAs光导开关的成品率高达约98%,可稳定工作上万次。     

原子层沉积增强微纳结构硅电池的光电性能

本文用原子层沉积技术在硅表面沉积氧化铝作为钝化层、掺铝氧化锌薄膜作为透明电极,应用于有金字塔结构和黑硅结构的光伏电池上。通过反射光谱、电流-电压曲线、外量子效率等测试,比较平面硅、金字塔绒面硅和黑硅三种不同结构电池的光电性能。通过在金字塔结构表面沉积10个循环氧化铝作为钝化层,180 nm掺铝氧化锌作为透明电极,光电转换效率达到11.23%,短路电流28.72 mA/cm2,开路电压0.548 V,填充因子0.71。相比于没有钝化层和掺铝氧化锌薄膜的样品,电池各方面性能都得到提高。将该钝化层和透明电极应用于黑硅电池上获得了8.89%的光电转换效率。证明掺铝氧化锌作为透明电极、氧化铝作为钝化层,对微纳结构电池性能有明显提高。     

碳纳米管场效应晶体管:现状和未来

硅基互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)场效应晶体管工艺已经发展到了14 nm技术节点,预计将很快到达其极限,需要寻找新的信息器件来延续摩尔定律.由于具备超小尺寸、高迁移率等显著优点,碳纳米管被认为是后摩尔时代最有潜力替代硅作为晶体管沟道的纳米材料之一.经过近20年的研究,基于碳纳米管场效应晶体管的技术已经取得了巨大的进步.本文将回顾碳纳米管场效应晶体管领域的关键性技术,包括N型欧姆接触实现、"无掺杂"CMOS技术、自对准顶栅结构以及尺寸缩减技术等.而且我们将分析碳纳米管晶体管在大规模材料制备以及碳管和电极接触方面存在的问题,并提出可能的解决方案.在此基础上,通过分析实验数据和模拟结果,对碳纳米管电子学的未来发展做出预测和展望,结果表明碳纳米管晶体管的潜力巨大,通过对材料和器件结构进行合理优化,碳纳米管晶体管在性能上可能远远超过硅基半导体对应技术节点的晶体管,成为后摩尔时代极其具有竞争力的信息器件.     

均三嗪类转光剂的合成及性能

转光剂是功能性农用薄膜制备中常用的一类助剂,有机染料转光剂备受关注。本文以三聚氯氰为基体,通过亲核反应制备了3种紫外光转蓝光转光剂,并对其进行了光学性能分析,将其与PVC掺杂制备成转光膜,通过荧光显微镜分析了转光剂在薄膜中的分散情况。结果表明:TRZ、TRZME、TRZOME的紫外吸收位于200-325nm的紫外区,荧光发射光谱峰位于400-460 nm的蓝光区,固体荧光量子效率分别为0.20、0.04、0.11,透射曲线显示3个化合物的PVC掺杂膜在200-380 nm的透光率分别为0.45、0.28和0.30,荧光显微照片显示TRZ在PVC膜中发生了团聚导致薄膜在紫外光区的透光率增加,而TRZME和TRZOME在PVC膜中分散均匀。上述结果表明:这些掺杂膜能够将紫外光转换成蓝紫光,且其发射波长与作物匹配,但其固态荧光量子的效率还需提高。     

磁控溅射法制备ZnO:Ga薄膜的结晶质量及其应力研究

以氧化锌(Zn O)掺杂氧化镓(Ga2O3)的陶瓷靶作为溅射靶材,采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了透明导电的掺镓氧化锌(Zn O:Ga)薄膜.通过X射线衍射仪测试研究了衬底温度对薄膜结晶性能及其残余应力的影响.研究结果表明:所有Zn O:Ga薄膜均为六角纤锌矿型的多晶结构并具有(002)方向的择优取向特性,其结晶性能和残余应力与衬底温度密切相关.随着衬底温度的升高,薄膜的(002)择优取向程度和晶粒尺寸呈现出先增大后减小的变化趋势,而薄膜的残余压应力则单调减小.当衬底温度为400℃时,Zn O:Ga薄膜具有最大的晶粒尺寸(75.1 nm)、最大的织构系数TC(002)(2.995)、较小的压应力(-0.185 GPa)和最好的结晶性能.