负电子亲和势冷阴极

负电子亲和势冷阴极是在负电子亲和势光阴极的基础上发展起来的,目前已报道的负电子亲和势冷阴极有GaAs、Si、GaAsP、GaP、GaAlP等。这些晶体材料也都是光阴极,有不同程度的光电发射。对外延生长、外延层质量、超高真空技术与表面原子清洁度的要求以及Cs、O_2激活工艺等方面,负电子亲和势冷阴极与负电子亲和势光     

负电子亲和势氮化镓光电阴极

负电子亲和势GaN光电阴极在紫外探测技术领域具有诱人的应用前景.本文在介绍和分析负电子亲和势GaN光电阴极的特点、工作原理及其能带结构的基础上,设计了GaN外延材料的结构和阴极制作工艺.指出负电子亲和势GaN光电阴极制备的关键在于材料的生长、与输入光窗的融焊、衬底的减薄及彻底的去气处理和超高真空状态下的铯、氧激活.     

高温激活的变掺杂GaAs光电阴极研究

为了获得高量子效率的GaAs光电阴极,要求GaAs材料的电子扩散长度足够长,且电子表面逸出几率大,而这两个参数都要受到P型掺杂浓度的限制。经过对由体内到表面掺杂浓度由高到低的变掺杂GaAs光电阴极进行比较深入的激活实验和光谱响应理论研究,实验结果显示,适当的表面掺杂浓度GaAs光电阴极材料,在高温激活结束后获得了较高的灵敏度和较好的稳定性。根据实验结果和反射式变掺杂GaAs光电阴极量子效率理论预测曲线,对变掺杂GaAs光电阴极材料掺杂结构提出了进一步优化的思路。研究表明,变掺杂GaAs光电阴极将成为发展我国高性能GaAs光电阴极的一项重要途径。     

高真空系统气体成分对GaAs光电阴极稳定性的影响

GaAs光电阴极以其量子效率高、光谱可调等优点广泛应用于微光夜视领域,尤其以高积分灵敏度的特性区别于多碱光电阴极,而GaAs光电阴极负电子亲合势的特性是通过Cs,O激活实现的,但是激活结束后,负电子亲合势的维持受诸多因素影响,如激活源、激活方式、气体氛围等。为了探究超高真空系统中影响GaAs光电阴极稳定性的因素,开展了GaAs光电阴极的激活实验和稳定性实验,对激活光电流曲线与腔室气体成分进行了监测,实验结果表明,在真空度优于1×10?6 Pa的高真空系统中,影响其稳定性的是腔室中的气体成分,其中对稳定性影响最大的是H₂O,真空系统中H₂O分压的增加会导致GaAs光电阴极的Cs,O激活层迅速破坏,光电发射能力急剧下降。     

可见-近红外响应InGaAs光电倍增管

光电倍增管,在单光子探测应用中,有独特优势,其有效面积大,暗电流低,且倍增系数大。基于三代负电子亲和势阴极技术研究了InGaAs光电倍增管,利用GaAs衬底外延InGaAs,将三代光电阴极截止波长从920nm拓展至1100nm,阴极积分灵敏度340uA/lm,光谱峰值830nm,1000nm辐射灵敏度6.2mA/W,InGaAs性能达到日本滨松公司V8071U-76产品水平。在内置2块微通道板后,整管电子倍增系数大于105。     

近红外响应的III-V族半导体光电阴极材料及工艺

随着GaAs负电子亲和势(NEA)半导体光电阴极在我国的成熟和应用,半导体光电阴极的进一步研究将往更长波的近红外发展。针对透射式半导体光电阴极器件,系统总结了近红外波段响应良好的GaAs、InGaAs、InGaAsP Ⅲ-V族外延材料特性及相应商业化产品的应用领域和性能。通过文献调研本文进一步归纳了不同波段NEA光电阴极和转移电子光阴极适用的材料结构,并结合传统GaAs NEA光电阴极工艺讨论了InGaAs、InGaAsP材料及阴极工艺的难点。     

近红外响应的Ⅲ-V族半导体光电阴极材料及工艺北大核心

随着GaAs负电子亲和势(NEA)半导体光电阴极在我国的成熟和应用,半导体光电阴极的进一步研究将往更长波的近红外发展。针对透射式半导体光电阴极器件,系统总结了近红外波段响应良好的GaAs、InGaAs、InGaAsP Ⅲ-V族外延材料特性及相应商业化产品的应用领域和性能。通过文献调研本文进一步归纳了不同波段NEA光电阴极和转移电子光阴极适用的材料结构,并结合传统GaAs NEA光电阴极工艺讨论了InGaAs、InGaAsP材料及阴极工艺的难点。     

NEA GaN光电阴极的制备与评估

对GaN的结构性质进行了介绍,研究了NEAGaN光电阴极的制备方法,利用MOCVD生长了P型掺杂浓度为1.6×1017cm-3发射层厚度150 am的GaN样品,在进行了GaN表面净化处理得到原子级清洁表面后,在超高真空系统中对GaN光电阴极进行了Cs/O激活,获得了NEAGaN光电阴极.利用实验室制备的多信息量测试系...     

GaN与GaAs NEA光电阴极稳定性的比较

利用自行研制的光电阴极激活评估实验系统,对激活后的反射式GaN及GaAs光电阴极进行了稳定性测试,获得了Cs/O激活一段时间后阴极随时间变化的光谱响应,通过计算得到量子效率曲线.结果表明:激活结束后GaN灵敏度可以在较长时间内保持稳定,而后缓慢衰减.而GaAs光电阴极的光电流随时间近似呈指数衰减.结合阴极表面双偶极层结构以及表面化学成分,分析原因主要是:两种阴极表面进行Cs/O激活后形成的双偶极子的结构不同、衰减过程中双偶极层化学成分变化方式不同决定.GaN光电阴极激活后cs以复杂氧化物存在,更加稳定,灵敏度的衰减主要是由未分解的氧引起,而GaAs灵敏度下降的原因主要是表面双偶极层中的Cs极易脱附,影响其稳定性.     

不同结构的反射式GaAs光电阴极的光谱特性比较

利用分子束外延生长了三种结构的反射式GaAs光电阴极,其中一种为传统结构的反射式GaAs光电阴极,另外两种为具有GaAlAs缓冲层的均匀掺杂和梯度掺杂反射式GaAs光电阴极.激活后的光谱响应测试结果表明,与传统结构的反射式GaAs光电阴极相比,具有GaAlAs缓冲层的均匀掺杂反射式GaAs光电阴极的长波响应更好,而具有...     

器件设计中费密积分的精确近似计算

用MATLAB软件中的自适应洛巴托求积公式精确计算了费密积分,精确值比被广泛采用的G.J.Mc-DO和E.C.Stoner计算值多一位有效数字,根据精确值求出了费密积分的近似、易用的多项式回归方程,相关系数R2=1,相对误差εr*<0.4%;最后以GaAs掺Si(300K)为例,应用费密积分值计算出掺杂浓度与费密能级关系,与玻耳兹曼分布作了比较。结果表明,两种分布情况下,当Nd<1.0×1017cm-3时,费密能级基本重合;当Nd>1.0×1017cm-3时,两者费密能级差别逐渐增大,采用费密分布更符合实际情况。结果还表明,GaAs开始发生简并时掺杂浓度差别较大。费密分布时Nd≥1.21171×1018cm-3;玻耳兹曼分布时Nd≥1.54321×1018cm-3。     

HV/CVD系统Si、SiGe低温掺杂外延

研究了硼烷（B2H6）掺杂锗硅外延和磷烷（PH3）掺杂硅外延的外延速率和掺杂浓度与掺杂气体流量的关系．B浓度与B2H6流量基本上成正比例关系;生长了B浓度直至1019cm-3的多层阶梯结构,各层掺杂浓度均匀,过渡区约20nm,在整个外延层,Ge组分（x=0.20）均匀而稳定．PH3掺杂外延速率随PH3流量增加而逐渐下降;P浓度在PH3流量约为1.7sccm时达到了峰值（约6×1018cm-3）．分别按PH3流量递增和递减的顺序生长了多层结构用以研究PH3掺杂Si外延的特殊性质．     

Ultra-high doping levels of GaAs with beryllium by molecular beam epitaxy

P-type doping levels up to 2×1020 at cm?3 in GaAs are presented using molecular beam epitaxy and beryllium as acceptor impurity. The epilayers present a perfect surface morphology and Be is not found to diffuse into the substrate, which permits the incorporation of such films into multilayer structures for device applications.     

Optimization of GaAs-based 940 nm infrared light emitting diode with dual-junction design

Epitaxial growths of the GaAs/AlGaAs-based 940 nm infrared light emitting diodes (LEDs) with dual junctions were carried out by using metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) with different doping concentrations and Al contents in AlxGa1-xAs compound. And their optoelectric properties show that the optimal design for tunneling region corresponds to P++ layer with hole concentration up to 1×1020 cm-3, N++ layer electron concentration up to 5×1019 cm-3 and constituent Al0.2Ga0.8As in the tunneling junction region. The optimized dual-junction LED has a forward bias of 2.93 V at an injection current of 50 mA, and its output power is 24.5 mW, which is 104% larger than that of the single junction (12 mW). Furthermore, the optimized device keeps the same spectral characteristics without introducing excessive voltage droop.     

Very high-transconductance short-channel GaAs MESFETs with Ga0.3Al0.7As buffer layer

MESFETs with 0.17?m gate length were manufactured with an n+GaAs active layer (3 × 1018cm-3) and an undoped Ga0.3Al0.7As buffer layer grown by molecular-beam epitaxy. The deives showed very high transconductance (700mS/mm) with good pinchoff characteristics. The experimental transconductance values were compared with calculated ones using a model that assumed total carrier confinement within the active layer by a barrier potential at the GaAs/GaAlAs interface. The results suggest that very high-transconductance short-gate-length MESFETs can be fabricated with a heavily doped GaAs active layer provided that the carrier density in the active layer is maintained at the doping level.     

在半绝缘SiC衬底上制备的S波段2W碳化硅MESFET

介绍了用热壁反应炉在50mm SiC半绝缘衬底上制备的SiC MESFET外延材料.其沟道层厚度约为0.35μm,掺杂浓度约为1.7×1017cm-3.沟道和衬底之间的缓冲层为非有意掺杂的弱n型.欧姆接触用的帽层掺杂浓度约1019cm-3.器件制备采用了ICP刻蚀等技术.微波测试结果表明,1mm栅宽功率器件封装后在2GHz下输出功率达到了2W.     

指数掺杂透射式GaAs光电阴极表面光电压谱研究

通过求解一维稳态少数载流子扩散方程,推导了指数掺杂和均匀掺杂的透射式GaAs光电阴极表面光电压谱理论方程。利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)外延生长了发射层厚度相同、掺杂结构不同的两款透射式阴极材料。通过表面光电压谱实验测试和理论拟合发现指数掺杂结构在发射层厚度和后界面复合速率相同的情况下能够有效提高阴极电子扩散长度,这主要由于内建电场能够促使光生电子通过扩散和电场漂移两种方式向表面运动,从而最终提升阴极的发射效率和表面光电压谱。利用能带计算公式和电子散射理论对这两种不同结构材料的表面光电压谱进行了详细分析。     

透射式GaAs（Cs,O）光电阴极发射电子横向能量的研究

制备了透射式ＧａＡｓ阴极组件,测量了ＧａＡｓ阴极激活过程中阴极光 敏度和发射电子平均横向能量随激活时间的变化,用扫描电镜观察ＧａＡｓ（Ｃｓ,Ｏ）阴极表面形貌,结果表明：ＧａＡｓ（Ｃｓ,Ｏ）阴极发射电子横向能量取决于ＧａＡｓ晶格温度、阴极表面形貌和电子在能带弯曲区的多次散射,与（Ｃｓ,Ｏ）激活层无关。     

MOCVD生长的p型GaN薄膜中Mg掺杂的优化与分析

通过优化Mg流晕增强了MoCVD生长的GaN薄膜的p型电导并改善了晶体质量.Hall测量结果表明卒穴浓度首先随着Mg流量的升高而升高,达到极大值后开始降低;迁移率始终随Mg流量的升高而降低.最优的样品在室温下空穴浓度达到4.1×1017cm-3,电阻率降至1Ω·cm.考虑施主型缺陷MGaVN的自补偿作用,计算了空穴浓度随掺杂浓度变化的曲线关系.计算结果表明自补偿系数随掺杂浓度的增大而增大;空穴浓度首先随掺杂浓度的增大而增加,存受主浓度为NA≈4×1019左右时达到极大值,之后随着掺杂浓度的增大而迅速降低.XRD数据表明在实验范围内晶体缺陷密度随着掺杂浓度的降低而降低.     

Nd:YAG连续激光诱导下InP的Zn掺杂

Nd:YAG连续激光辐照在表面蒸有Zn薄膜的n-InP片上,用激光诱导的方法实现Zn在InP中掺杂。形成PN结。用电化学C-V方法和扫描电子显微镜对辐照后的样品进行分析研究,给出激光辐照功率、辐照时间等工艺参数对结深、浓度分布影响.在n-InP片表面得到受主浓度分布均匀、高掺杂（～1019cm-3）、浅结（～1μm）的P-InP。初步分析其掺杂机理是激光诱导下所形成的合金结过程。