金属/AlGaN/GaN横向肖特基二极管器件结构的改进

本文采用Schrodinger方程与统计力学方程联立的方法,研究了金属/AlGaN/GaN异质结横向肖特基二极管正极电流分布不均匀的现象,提出了缓解电流集边效应的二极管结构的改进。     

AlGaN/GaN异质结中极化效应的模拟

提出了一种将极化效应引入GaN基异质结器件模拟中的方法. 在传统器件模拟软件中, 通过在异质结界面插入d掺杂层, 利用其离化的施主或受主充当极化产生的固定电荷从而引入极化效应. 模拟了Ga面生长和N面生长的AlGaN/GaN单异质结, 结果显示只有前者在异质结界面有载流子限制效应, 而后者没有; Ga面生长的AlGaN/GaN异质结界面处自由电子面密度随Al组分以及AlGaN的厚度增加而增加. 以上模拟结果与其他报道中的实验以及计算结果一致, 说明该方法可有效地将极化效应引入GaN基异质结器件的模拟中.     

GaN/InGaN异质结应变层临界厚度的研究

本文主要借鉴PB模型和Fisher模型通过优化其中的参数,考虑影响临界厚度的相关因素,对GaN/InGaN异质结应变层临界厚度进行理论估算,再结合实验值进行比较分析,发现PB模型比较能准确估计GaN/InGaN异质结应变层临界厚度,最后进一步考虑热应力对临界厚度的影响时,发现对其影响不大。     

GaN基场效应器件Monte Carlo模拟

基于AlGaN/GaN异质结的高电子迁移率晶体管(HEMT)在高温、高功率微波器件方面有极其重要的应用前景.文章用自洽-耦合蒙特卡罗(Monte Carlo)方法对AlGaN/GaN异质结构场效应晶体管作了模拟,给出了器件直流特性的Monte Carlo模拟结果,包括器件的粒子分布及器件的等势线分布,最后给出器件在不同栅电压下的直流输出特性.文章的模拟结果对研究GaN基场效应器件有指导意义.     

GaN／InGaN应变层临界厚度的计算

本文主要借鉴PB模型、Fisher模型和Matthews模型并通过优化其中的组分和滑移间距参数,考虑影响临界厚度的相关因素,对GaN/InGaN异质结应变层临界厚度进行理论计算,再结合实验值进行比较分析,发现PB模型比较能准确估计GaN/InGaN异质结应变层临界厚度.最后进一步考虑热应力对临界厚度的影响时,发现对其影响不大.     

AlN/GaN分布布拉格反射器反射率的研究

从理论上推导出分布布拉格反射器(DBR)反射率的计算公式,分析了GaN基材料DBR反射率与单层膜折射率、多层膜的对数、单层膜的厚度等的关系,发现20对AlN／GaN构成的1／4波长。DBR的反射率在中心波长410nm下达到了0．9995,分析了DBR反射率随单层厚度波动的影响,并发现随着正偏差的增大,最大反射率对应的波长增大．相同对数AlN／GaN多层膜的反射率比MGaN／GaN多层膜的反射率大,因此,AlN／GaN比AlGaN／GaN更适合做反射器。     

磁场对Ga1-xAlxAs/GaAs异质结系统中施主结合能的影响

对半导体单异质结系统，引入三角势近似异质结势，考虑外界恒定磁场对界面附近束缚于正施主杂质的单电子基态能量的影响，利用变分法对磁场下Gal-xAlxAs／GaAs异质结系统中杂质态的结合能进行了数值计算，并讨论了结合能随杂质位置、电子面密度和Al组分的变化关系及磁场对结合能的影响。结果表明：杂质态结合能随磁场的增强而显著增大。     

La0.67 Sr0.33 MnO3/GaN异质结的光电效应研究

利用脉冲激光沉积技术制备了p-n型的La0.67Sr0.33MnO3/GaN异质结.在室温下测量了La0.67Sr0.33MnO3/GaN异质结的电流-电压特性曲线,结果表明该异质结具有较好的整流效应.对该异质结的光电效应进行了测量,发现该异质结还具有明显的光电效应:当用光功率为6mW、波长520nm的光照射该异质结时该异质结的光电压可达33μV.还发现异质结的光电压与入射光的功率及光子能量有依赖关系:入射光功率或光子能量越大,光电压越高.根据La0.67Sr0.33MnO3/GaN的能带结构对实验结果作了解释.结果表明La0.67Sr0.33MnO3/GaN异质结可用作光电器件.     

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。     

Zn1-xCdxSe/ZnSe异质结系统的施主能级

对单异质结界面系统,引入三角近似异质结势,利用变分法讨论在界面附近束缚于施主杂质的单电子基态能量。对Ｚｎ１－ｘＣｄｘＳｅ／ＺｎＳｅ系统的杂质态结合能做了数值计算,给出结合能随杂质位置、电子面密度和Ｃｄ组分的变化关系。     

采用高分辨XRD确定AlxGa1-xN／GaN异质结的应变状态

利用高分辨X射线衍射方法,分析了采用金属有机物汽相沉积生长的AlxGa1-xN／GaN薄膜的晶体结构和应变状态。通过（002）和（105）面的倒易空间映射,分析获得AlxGa1-xN／GaN外延层的应变程度,并且计算了不同A1组分的AlxGa1-xN／GaN在倒易空间图上的弛豫方向;同时利用Vegard原理,推导了在双轴应变下A1组分的计算方程式,得出完全应变情况下A1组分为30％,与卢瑟福背散射实验结果比较符合。     

GaN/ZnO固溶体电子结构与光学性质的第一性原理研究

GaN/ZnO固溶体具有良好的光催化活性。为研究不同ZnO物质的量对GaN/ZnO固溶体能带结构和光吸收性能的影响,构建了一系列GaN/ZnO固溶体的随机原子结构模型。基于密度泛函理论计算不同ZnO物质的量对GaN/ZnO固溶体模型电子结构和光学性质的影响。研究结果表明： ZnO/GaN固溶体形成能与结合能均为负值,结构稳定。随着ZnO物质的量的增加,固溶体的带隙先呈现下降趋势,最后呈现小幅上升趋势。对于ZnO物质的量分数在13.89%至22.22%的GaN/ZnO固溶体,可以观察到光吸收峰强度在可见光区各个波长范围内均有较强吸收。通过研究不同ZnO物质的量对GaN/ZnO固溶体能带结构和光吸收性能的影响,为GaN/ZnO固溶体光催化材料的设计与制备提供了理论参考。     

MOCVD GaN/InN/GaN量子阱的应变表征

采用MOCVD外延生长11周期InN/GaN量子阱结构样品,原子力显微镜表面形貌结果显示实现了台阶流动生长模式.通过高分辨率X射线衍射与掠入射X射线反射谱技术获得了阱层与垒层的实际厚度.从(102)非对称衍射面与(002)对称衍射面的倒异空间图,确认了InN阱层处于与GaN共格生长的完全应变状态,获得了GaN缓冲层的晶体质量信息及其c轴与a轴晶格常数,确认外延层因受衬底热失配的影响处于压应变状态.     

AlN/GaN量子阱中光学声子所限制的电子迁移率

在介电连续模型和单轴模型的框架下,采用雷-丁平衡方程理论,考虑量子阱中界面光学声子模和局域体光学声子模的影响,分别计算了纤锌矿型和闪锌矿型AlN/GaN量子阱中电子平行于异质结界面方向的迁移率,给出迁移率随阱宽的变化关系,并讨论了结构各向异性效应对电子迁移率的影响.     

电场下应变层量子阱AlN／GaN（001）的子带结构

采用有效质量理论６带模型，研究了电场下应变层量子阱ＡｌＮ／ＧａＮ（００１）的价带子能带结构．具体计算了价带子能级的色散曲线，分析了电场和应变效应对子能带的影响．还计算了不同电场和不同阱宽的空穴子能级．     

闪锌矿InχGal-χ N/GaN量子点的光学特性

在有效质量近似下,通过变分方法研究了束缚于闪锌矿InGaN/GaN量子点中的激子态。详细研究了振子强度和发光波长随InGaN/GaN量子点结构参数和量子点内In含量的变化关系。数据结果表明:量子点结构参数和In含量对闪锌矿InGaN/GaN量子点的振子强度和发光波长有重要的影响;激子效应使量子点发光波长红移。     

纤锌矿AlN/GaN/InN/GaN/AlN量子阱的界面和局域光学声子

基于介电连续模型和Loudon单轴模型,采用转移矩阵法讨论纤锌矿AlN/GaN/InN/GaN/AlN量子阱的界面和局域光学声子模.结果表明在GaN阱区引入InN纳米凹槽使纤锌矿AlN/GaN/AlN量子阱的光学声子发生较大变化.对给定波矢,在不同的频率范围内,存在两种界面光学声子模和两种局域光学声子模.声子色散关系和静电势分布表现出较AlN/GaN/AlN单量子阱更为复杂的形态.     

系统微分方程与系统框图互换的两种方法

为实现系统微分方程与系统框图的互换，介绍了“系统函数法”和“时域中间变量法”两种互换方法。分析表明：前者适合在给定系统微分方程的条件下画出串联或并联形式的系统框图；后者数学运算量小，操作简便，适合在给定系统框图的条件下，求取系统的微分方程。利用两种方法建立基于MATLAB／Simulink的模型，对高通滤波系统所作的仿真，证明了两种方法的正确性。     

纤锌矿GaN/AlN无限量子阱中激子能量

利用改进的LLP变分法计算了纤锌矿GaN/AlN无限量子阱中激子的基态能量和结合能,并对闪锌矿GaN/AlN量子阱和纤锌矿GaN/AlN量子阱中激子的基态能量和结合能进行了对比.结果表明:纤锌矿GaN/AlN无限量子阱材料中激子基态能量和结合能随着量子阱宽度增大而降低,当阱宽较小时急剧下降,阱宽较大时缓慢下降,最后趋近GaN体材料的三维值;考虑极化子效应时激子的基态能量和结合能明显低于裸激子的基态能量和结合能,电子-声子相互作用对激子能量的贡献较大;纤锌矿GaN/AlN量子阱中激子基态能量小于闪锌矿GaN/AlN量子阱中激子的基态能量,纤锌矿GaN/AlN量子阱中激子的结合能大于闪锌矿GaN/AlN量子阱中激子的结合能,且随着阱宽的增大,两种阱中基态能量和结合能的差距越来越小.     

InGaN/GaN耦合量子阱结构光电性质改善的物理机制

利用数值模拟方法,研究InGaN/GaN耦合量子阱结构光电性质相对传统量子阱结构光电性质改善的物理机制。模拟结果显示,与InGaN/GaN传统量子阱相比,耦合量子阱结构的电压 电流特性得到有效改善,获得较高发光强度和光输出功率。其光电性质改善的主要机制是:InGaN/GaN耦合量子阱结构能够减小电场强度、势垒高度和厚度,从而加强阱中载流子隧穿效应,改善有源区载流子分布均匀性,同时,阱层中电子 空穴波函数重叠率也得到提高。