【摘 要】
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本文成功设计并生长出了InAlN/GaN/AlGaN/GaN双异质结构材料,表现出优异的高温载流子输运特性,573 K时电子迁移率高达426 cm2/(V·s),明显高于常规InAlN/GaN单异质结构(573K迁移率315 cm2/(V·s))。并通过AFM、XRD、CV测试、Hall效应测试等手段对InAlN/GaN双异质结构和单异质结构的材料和电学特性进行了对比研究。其中,变温霍尔效应测试表
【机 构】
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西安电子科技大学微电子学院,宽禁带半导体国防重点实验室,西安710071
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本文成功设计并生长出了InAlN/GaN/AlGaN/GaN双异质结构材料,表现出优异的高温载流子输运特性,573 K时电子迁移率高达426 cm2/(V·s),明显高于常规InAlN/GaN单异质结构(573K迁移率315 cm2/(V·s))。并通过AFM、XRD、CV测试、Hall效应测试等手段对InAlN/GaN双异质结构和单异质结构的材料和电学特性进行了对比研究。其中,变温霍尔效应测试表明,加入背势垒后,材料的迁移率在高温段下降缓慢,特别是高温573 K时仍具有高达426 cm2/(V·s)的迁移率,体现了很好的载流子限域性作用。另外,AlGaN层的加入导致双异质结构的材料质量略有下降。综上,相比单异质结材料,双异质结的材料结晶质量和电学特性略有下降,但具有更高的高温迁移率和更好抗击穿特性,适合高温、高压器件应用。
其他文献
可调谐外腔激光器因具有线宽窄、效率高、波长调谐范围大等优点,在光纤通信、环境监测、生物医疗等领域具有广泛的应用.InAs/InP量子点材料因其发光波长能覆盖1.3 μm到2.1μm,其半高全宽一般大于200 nm,非常适合于大范围波长连续可调外腔激光器的需要.
近十年来,中红外量子级联激光器(QCL)在材料生长与器件性能方面得到了很大的发展,已经能够满足实际应用的绝大部分需求,同时器件工艺趋于成熟,成本逐年降低.因此,在未来十年甚至更长的时间内,量子级联激光器的应用将是痕量气体检测技术研发、产业化以及实用等方面的趋势.
GaN基隧道结构能够显著提高发光二级管(LED)的欧姆接触质量以及电流扩展特性,近几年来受到学者们的广泛关注[1].但是很多报道中的隧道结构都是利用分子束外延(MBE)设备生长的,很大程度上限制了GaN基隧道结构在LED大规模生产中的应用.
量子级联激光器(QCL)是一种单极型子带间跃迁激光器,激射波长由有源区量子阱垒厚薄组合决定.经过世界范围内众多科学家不懈努力,其性能突飞猛进[1,2].目前QCL已经成为中远红外以及THz波段最具潜力半导体激光光源之一.MOCVD作为一种优质化合物半导体薄膜材料生长工具,在QCL材料生长中扮演着重要的角色.
GaN具有直接带隙宽,大激子束缚能,高热导率等优点,是制备光电器件和高温高功率器件的优选材料,由于近年来纳米材料的研究日益增多,GaN纳米材料也引起了广泛关注,GaN纳米材料与薄膜材料相比优点是纳米结构中存在应变弛豫可以降低缺陷密度,这能够在很大程度上提高GaN基LED的内量子效率.
Ⅲ族氮化物发光二极管(LED)固体照明器件目前正在向大功率和长波段推进.由于InGaN/GaN量子阱结构中大晶格失配和强极化效应,导致LED在长波段发光效率大幅下降,被称为"绿光缺失"问题.在本报告中,我们发明的紫外软压印技术采用经过特殊处理的软模板,使转移图形具有更佳的形状和更少的缺陷,特别适合在InGaN/GaN量子阱这类具有较高缺陷密度的材料上大面积制备纳米结构.
本文较系统地报告InGaN多量子阱LED外量子效率(EQE)和墙插效率(WPE)的交叉现象.对高质量的InGaN多量子阱LED,在小电流密度注入下,其墙插效率大于外量子效率,说明LED处于吸热制冷状态,辐射复合载流子从晶格中吸收一定的热能,复合后发出能量高于其本身电势能的光子,且该吸热制冷效率随发光波长变长而减弱.随着电流密度增大,外量子效率逐渐超过墙插效率.外量子效率-墙插效率交叉点的电流密度和
大功率半导体激光器在泵浦、材料加工、医疗及国防等领域具有广阔的应用前景.但传统半导体激光器的垂直光束发散角半高全宽(FWHM)通常在30°-60°之间,需要采用高数值孔径的非球面透镜进行准直,成本很高.另外,半导体激光器的水平发散角通常在10°左右,输出光束为非常不对称的椭圆分布,不利于光学或光纤耦合,需要进行复杂的光束整形,限制了其应用发展.
应用电流-电压(I-V),电容-电压(C-V),原子力显微镜(AFM),X-射线光电子能谱(XPS)和深能级瞬态谱(DLTS)技术,系统研究具有较宽Al组分(x=0,0.14,0.24,0.33和0.43)AlxGa1-xN薄膜中的表面态和局域态缺陷.I-V,C-V,AFM和XPS研究表明,随着Al组分增加,AlxGa1-xN样品表面粗糙度和Al2O3含量增大,导致样品表面态密度呈现出明显有序的增
相对于可见波段的InGaN/GaN量子阱,发光波长在紫外波段尤其是280nm附近的AlGaN量子阱还有很多严重的问题亟待解决.对于高Al组分AlGaN而言,晶体质量是影响发光特性的一个重要原因,高Al组分AlGaN有更高的位错密度,量子阱界面平整性更难保证,这会降低量子阱的辐射复合效率;另外,压电极化和自发极化的影响使得有源区有非常强的电场,阱中的电场会引起强的量子限制斯塔克效应(QCSE),这使