电子辐照GaP晶体中缺陷的产生和影响

本文描叙电子辐照GaP晶体中缺陷的产生过程及对少子扩散长度和发光的影响。测量了电子辐照前后的少子扩散长度的变化,观察了缺陷密度和形貌,通过阴极射线发光讯号和电子束感生电流讯号的检测,对少子扩散长度和缺陷的变化加以验证。分析了电子辐照GaP晶体中缺陷产生的机制,计算了GaP晶体的原子位移间能和电子辐照阔值能量。本工作证明GaP晶体中点缺陷和微缺陷是重要的无辐射复合中心,高密度微缺陷使材料少子寿命和发光效率显著降低,产生发光猝灭。     

GaP(N)中深能级缺陷和发光效率

用光电容方法研究了GaP(N)样品中深能级杂质缺陷;以曲线拟合方法计算机分析多能级响应的瞬态光电容谱,确定深能级参数:能级位置、能级浓度和光发射率等;并测量了GaP(N)LED的发射光谱和发光效率。结果表明:发光效率较低的LED(η_(ext)=0.019％)中存在着E_1、E_2、E_3、E_4、E_5、H_1多种深能级;发光效率较高的LED(η_(ext)=0.096％),深能级较少(E_3、E_4、H_1)。这些深能级具有无辐射复合中心作用,使发光效率明显降低。     

SiOx(X≤2)基电致发光体系研究进展

近年来,SiOx(X≤2)基电致发光材料发展迅速。着重讨论了5种具有实用潜力Si基LED包括离子掺杂、Si-nc嵌SiO2、多孔硅、a-Si(C):H以及MOS结构,并对其电致发光机理以及存在的问题如量子效率低、稳定性差进行了分析,认为电致发光原子SiOx(X≤2)中发光中心和界面缺陷处载流子的辐射复合。在激子碰撞和电子空穴复合发光体系中,提高载流子的平衡注入能够显著提高量子效率。在对比SiOx(X≤2)基LED研究的基础上,对下一步发展提出了建议。     

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.     

GaP1-χNχ混晶（χ-0．24％～3．1％）发光复合机制的研究

利用变温光致发光(PL)谱研究了一系列GaP1-χNχ混晶的发光复合机制．GaP1-χNχ混晶的PL谱从低组分的NN对束缚激子及其声子伴线到高组分杂质带发光的特征，表现出明显的带隙降低的趋势．测量结果显示，在组分χ≥0．24％的样品的发光谱中NN1能量之下已经开始出现几个新的束缚态，在低组分的混晶中，只存在一种激活能，仍然保持有束缚激子的特征；而在高组分样品(χ≥0．81％)中存在两种激活能．高组分样品一方面仍保留有束缚激子的特征．另一方面也表现出新的发光机制．     

组分渐变过渡层对氮化镓基发光二极管性能的影响

针对半导体发光二极管(LED)中普遍存在的效率衰减效应严重影响大注入电流条件下LED发光性能的问题,在传统InGaN/GaN多量子阱LED基础上,设计了组分渐变过渡层结构,引入到量子垒和电子阻挡层界面。模拟计算结果表明:当引入过渡层后,量子垒和电子阻挡层界面处的电子势阱深度和空穴势垒高度减小,有益于有源区载流子浓度的提高,有效提升了量子阱内辐射复合速率,使发光效率衰减现象得到显著改善.研究结果对大功率发光二极管的结构设计和器件研发具有启发作用.     

GaP：（Bi,N）的时间分辨光致发光谱

在9.3K到83K温度范围内测量了GaP:(Bi)和GaP:(Bi,N)样品的时间分辨光致发光谱。实验结果表明,在GaP:(Bi,N)中,由孤立N中心和NN_i(i≥3)中心到Bi中心的能量转移过程导致Bi发射带的增强。     

1MeV电子辐照GaAs/Ge太阳电池变温光致发光研究

对1 MeV电子辐照GaAs/Ge太阳电池在30~290K温度范围进行了变温光致发光光谱测量,分析了辐照电池样品的发光峰位、发光强度随温度的变化.并用Arrhenius方程对发光强度随温度的变化进行拟合,得出了辐照太阳电池的非辐射复合中心分别为H2(EV+0.41eV)和H3(EV+0.71eV).     

掺铒富硅氧化硅发光器件电致发光衰减机制

首先采用多靶射频磁控共溅射结合后退火工艺制备了掺Er富硅氧化硅MIS(金属-绝缘体-半导体结构)电致发光器件,然后通过电致发光(EL)以及电流-电压(I-U)特性测量对发光器件的光电性能进行表征.最后,通过对比不同富硅含量的发光器件的载流子输运机制,并通过分析器件中的电荷俘获过程,对富硅氧化硅器件中铒离子电致发光的激发和猝灭机制进行了解释.结果表明:富硅的存在改变了MIS发光器件中的载流子输运过程,造成外加电场下注入的电子能量降低,进而降低Er离子发光中心的激发效率;而富硅引入的缺陷态会引起电荷俘获及俄歇效应,也会使得发光中心发生非辐射复合过程.     

GaP1-xNx混晶(x=O.2 4%～3.1%)发光复合机制的研究

利用变温光致发光(PL)谱研究了一系列GaP1-xNx混晶的发光复合机制.GaP1-xNx混晶的PL谱从低组分的NN对束缚激子及其声子伴线到高组分杂质带发光的特征,表现出明显的带隙降低的趋势.测量结果显示,在组分x≥0.24%的样品的发光谱中NN1能量之下已经开始出现几个新的束缚态,在低组分的混晶中,只存在一种激活能,仍然保持有束缚激子的特征;而在高组分样品(x≥0.81%)中存在两种激活能.高组分样品一方面仍保留有束缚激子的特征,另一方面也表现出新的发光机制.     

GaP_(1-x)N_x混晶(x=0.24%～3.1%)发光复合机制的研究

利用变温光致发光(PL)谱研究了一系列GaP1-xNx混晶的发光复合机制.GaP1-xNx混晶的PL谱从低组分的NN对束缚激子及其声子伴线到高组分杂质带发光的特征,表现出明显的带隙降低的趋势.测量结果显示,在组分x≥0.24%的样品的发光谱中NN1能量之下已经开始出现几个新的束缚态,在低组分的混晶中,只存在一种激活能,仍然保持有束缚激子的特征;而在高组分样品(x≥0.81%)中存在两种激活能.高组分样品一方面仍保留有束缚激子的特征,另一方面也表现出新的发光机制.     

含纳米硅的SiO2薄膜电致发光的数值分析

考虑到薄膜中存在的缺陷对发光的影响,采用位形坐标为理论模型,对用射频溅射法制备的具有Au/(Si/SiO2)/p-Si结构样品的电致发光谱进行了数值分析.数值结果表明,在SiO2薄膜中存在2个缺陷中心,电子和空穴就是通过这些缺陷中心复合而发光.这一结论与实验符合得很好,并与量子限制效应-复合中心发光的理论结果相一致.     

含纳米硅氧化硅薄膜的多峰光致发光研究

采用γ射线辐照含纳米硅的氧化硅薄膜,测量了其辐照前后的光致发光谱.用Gauss函数对各发光谱进行了拟合,结果表明各光谱都是三峰结构.γ辐照后,除原有的2个位于800 nm(1.55 eV)和710 nm(1.75 eV)的发光峰峰位几乎未变之外,位于640 nm(1.94 eV)的肩峰被一个很强的580 nm(2.14 eV)的新峰遮盖.根据实验现象与光谱分析,可以认为含纳米硅的氧化硅薄膜的光发射主要来自电子-空穴对在SiO2层发光中心上的辐射复合.     

阶梯状InGaN量子阱发光二极管的光学特性

利用有效质量理论,研究了传统量子阱结构(样品A)、In_(0.15)Ga_(0.85)N/In_(0.25)Ga_(0.75)N阶梯状量子阱结构(样品B)和In_(0.25)Ga_(0.75)N/In_(0.15)Ga_(0.85)N阶梯状量子阱结构(样品C)发光二极管的光学性质。数值结果表明,在较大的注入电流密度下,样品B具有最大的内量子效率,并且能有效地抑制效率下降效应。其可归因于二方面:一方面,相比样品A和C,样品B在较高跃迁能级具有更大的光学动量矩阵元和电子-空穴费米分布函数之积,从而导致了更大的总辐射复合率;另一方面,由于样品B在导带中具有更大的内部电场,致使电子在阱层中分布在更窄的区域内,降低了电子-空穴交叠,俄歇复合率也被降低了。值得注意的是,样品C在价带中具有较大的内部电场,导致了空穴在阱层中分布在较窄的区域内。尽管如此,由于电子空穴的有效质量不一样,内部电场对电子空穴分布的影响也不同,反而导致了样品C具有更大的电子-空穴交叠,更高的俄歇复合率。此外,通过降低阶梯状量子阱中第一层InGaN层的厚度,样品B的发光效率能进一步提高。     

质子辐照与电子辐照对空间GaAs/Ge太阳电池性能影响比较

利用地面实验室加速器提供的离子束模拟空间质子、电子辐射,分别对空间实用GaAs/Ge太阳电池进行不同注量的辐照,并跟踪测试其电性能变化和深能级瞬态谱,研究这种太阳电池的电性能参数随质子、电子辐照注量的变化关系,得到质子、电子辐射效应及两者辐射效应的联系规律.结果表明:引起电池性能参数衰降相同时,1 MeV电子辐照注量比10 MeV质子的通常要大3个量级,质子辐照与电子辐照使电池性能参数Pmax下降了25%时,辐照注量有近似关系Φ1 MeV(e)≈2 500×Φ10 MeV(p).10 MeV,3×1012cm-2质子辐照在电池材料中引入Ec-0.18 eV和Ec-0.65 eV深能级,1 MeV,1×1015cm-2电子辐照在电池材料中引入Ec-0.12 eV和Ec-0.18 eV深能级,电子、质子辐照产生的损伤缺陷不尽相同.     

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。     

C60偶联多孔硅系统的蓝光发射

用G60作为表面钝化剂，与多孔硅进行偶联．发现当C60偶联多孔硅系统在空气中存储一年后，能够发射460nm左右的强烈蓝光．经过系统的测量和分析，认为蓝光起源的发光中心与SiO2体材料中的“自捕获激子”模型类似．它是由一个氧空位和一个间隙氧组成的，间隙氧同时和相邻的晶格氧形成过氧连接．光激发载流子来自于Si纳米晶粒的核心，辐射复合过程则在多孔硅表面的发光中心进行．进一步的电子束辐照和臭氧辐照实验证明了这个发光中心的存在．从FTIR谱的分析，推测是样品表面Si=O双键的缓慢变化促使了蓝光中心的自发产生．     

GaP:N束缚激子发光动力学的研究

本文在带一带激发条件下,用发光动力学的方法,研究了15k—150k温区内GaP:N中束缚激子发光的能量转移过程,以及同束缚机制相关的发光热猝灭过程。分析结果表明,无辐射复合在转移和热猝灭过程中起重要作用。由于无辐射复合几率随温度升高而增大,发光热猝灭的表现激活能比发光中心本身热离化的激活能偏大,而且,能量转移越显著,所得的表观激活能越大。对于NN_1和NN_3中心,发光热猝灭规律的具体分析结果完全符合HTL模型。     

晶闸管中少子寿命控制技术的分析研究

本文通过对掺 Au、掺 Pt、电子辐照、γ射线辐照实验样片的 DLTS 测量、分析,确定它们在 N 型硅片中产生的有效复合中心能级分别为 E_(c-0.54ev)E_(v+0.42ev)、E_(c-0.42ev)、E_(v+0.45ev)。根据 Shockley 单能级复合理论的计算及采用四种寿命控制方法制造的快速晶闸管电参数的测量、分析和比较,提出对这四种少子寿命控制技术的适当评价。     

非掺半绝缘InP材料的电子辐照缺陷研究

本文针对磷化铁(FeP_2)气氛下高温退火非掺杂半绝缘磷化铟(IP SI-InP)材料,应用正电子寿命谱及热激电流谱学技术,研究了该材料在电子辐照前后的缺陷情况.研究发现,该材料经电子辐照后缺陷浓度在增大,且形成了复合体的缺陷结构.电子辐照后的正电子湮没平均寿命增加了18 ps,对应的热激电流谱(TSC)也出现了相应的缺陷峰.本文还对缺陷的特性、影响材料的性能等进行了简要的论述.