使用溅射AlN成核层实现大规模生产深紫外LED

高质量AlN薄膜对制造高性能深紫外器件非常重要,但是目前还很难使用大型工业MOCVD生长出高质量的AlN薄膜.采用磁控溅射制备了不同厚度的用作成核层的AlN薄膜,使用大型工业MOCVD直接在成核层上高温生长AlN外延层,研究了不同成核层对AlN外延层质量的影响.通过扫描电子显微镜和原子力显微镜对成核层AlN薄膜的表面形貌进行表征;使用高分辨X射线衍射仪对AlN外延层晶体质量进行表征,结果表明:在溅射成核层上生长的AlN外延层的晶体质量有显著提高.使用大型工业MOCVD在蓝宝石衬底上成功制备出中心波长为282 nm的可商用深紫外LED,在注入电流为20 mA时,单颗深紫外LED芯片的光输出功率达到了1.65 mW,对应的外量子效率为1.87%,饱和光输出功率达到4.31 mW.     

Si衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上的GaN生长

使用MBE方法在Si(111)衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上生长了GaN外延层,并对在两种衬底上生长的样品进行了对比分析.在柔性衬底上获得了无裂纹的外延层,其表面粗糙度为0.6nm.研究了GaN外延层中的应力及其光学性质,光致发光测试结果表明柔性衬底上生长的外延层中应力和杂质浓度明显低于直接生长在Si衬底上的样品的值.研究结果显示了所用柔性衬底有助于改善GaN外延膜的质量.     

GSMBE外延生长SGOI材料的退火行为

在SIMOX SOI超薄硅衬底上外延生长了高质量SiGe合金薄膜来制备SGOI(SiGe on insulator)样品,并研究了其在1050℃氧化气氛中的高温退火行为.用Raman,DCXRD,RBS和光学显微镜等分析手段对SGOI样品在退火前后的性能进行了表征.分析结果表明:SGOI样品表面的穿透位错密度约为5×105cm-2;高温退火处理可以促进SGOI样品中异质外延生长SiGe合金薄膜的弛豫化和超薄Si夹层向SiGe合金薄膜的转化,进一步提高SiGe薄膜的晶体质量,并且有助于获得高Ge组分的SGOI材料.     

在复合衬底γ-Al2O3/Si(001)上生长GaN

采用分子束外延(MBE)生长方法,使用γ-Al2O3材料作为新型过渡层,在Si(∞1)衬底上获得了没有裂纹的GaN外延层,实验结果表明使用γ-Al2O3过渡层有效地缓解了外延层中的应力.通过生长并测试分析几种不同结构的外延材料,研究了复合衬底γ-Al2O3/Si(001)生长GaN情况,得到了六方相GaN单晶材料,实现了GaN c面生长.预铺薄层Al及高温AlN层可以提高GaN晶体质量,低温AlN缓冲层可以改善GaN表面的粗糙度.为解决Si(001)衬底上GaN的生长问题提供了有益的探索.     

生长温度对RF-MBE外延InAlGaN的影响

利用射频等离子体辅助分子束外延(RF-MBE)技术在蓝宝石衬底上外延了铟铝镓氮(InAlGaN)薄膜,研究了生长温度对RF-MBE外延InAlGaN薄膜的影响.X射线衍射测量结果表明,不同生长温度下外延生长的InAl-GaN薄膜均为单一晶向.卢瑟福背散射(RBS)测量结果表明,随着生长温度的提高,InAlGaN外延层中In的组分单调降低,Al和Ga的组分都有所增加.扫描电镜(SEM)的测试结果表明,在较高温度下(600和590℃)生长的In-AlGaN存在裂纹,580℃生长的四元合金表面比较平整,在570℃温度下生长的InAlGaN表面存在很多颗粒状突起.     

利用水平热壁CVD法生长的3C-SiC/Si的均匀性

利用新改进的水平低压热壁CVD设备,改变生长时的压力和H2流速,在50mm的Si(100)和(111)衬底上获得了3C-SiC外延膜,并对外延膜的结构均匀性、电学均匀性和厚度均匀性进行了分析.X射线衍射图中出现了强的3C-SiC的特征峰,其中3C-SiC的(200)和(111)峰的半高宽分别为0.41°和0.21°.3C-SiC外延膜方块电阻的均匀性最好可达2.15%.厚度均匀性可达±5.7%(σ/mean值).     

大功率GaN基LED的提取效率

影响GaN基LED效率的主要因素是内量子效率和提取效率. 蓝光GaN基的LED内量子效率可达70%以上， 紫外GaN基LED可达80%，进一步改善的空间较小. 而传统大面积结构GaN基LED由于全反射和吸收等原因，外提取效率只有百分之几，提高空间很大. 本文从几何和物理光学角度分析了影响GaN基LED外提取效率的因素，针对全反射、吸收、横向光波导等问题总结了现有的各种提高GaN基LED提取效率的手段及其优缺点.     

LCD-TV用直下式LED背光源的光学设计

三基色LED背光源是成就高品质液晶显示器的关键技术之一,其色域是传统CCFL背光源的150%以上。其中直下式背光源具有结构简单、光利用率高的特点,是目前大尺寸液晶显示背光源的首选,但是由于没有导光板,直下式背光源的光均匀性变得较差。通过对LED光场分布的模拟和分析,得出了一种新型LED光场分布设计,对由此光场分布的三基色LED组成的66cm(26in)背光源模拟表明,该背光源在未加扩散膜前,灯箱厚度为20～28mm时,亮度均匀度大于83%,ΔU′V′值在0.01左右;加上扩散膜之后,灯箱厚度为20mm时,均匀度可达到89.58%,ΔU′V′值达到0.0041。     

硅基3C-SiC的热氧化机理

采用低压化学气相沉积(LPCVD)方法在Si(100)衬底上外延生长3C-SiC.利用干氧氧化方法对生长的SiC层进行了热氧化,氧化温度为1050℃.采用X射线光电子能谱仪(XPS),结合Ar+溅射技术,在不同的溅射时间下,对氧化生长的SiO2层及SiO2/SiC界面层的化学键和组成成分进行了深度谱分析,在此基础上提出了热氧化模型,探讨了3C-SiC的热氧化机理.     

竖直式HVPE反应系统的理论模拟与GaN厚膜生长

根据流体动力学模型,研究了反应气体在反应室内的浓度分布,以及反应室的温场分布.NH3浓度在衬底附近分布均匀,而GaCl浓度在衬底中心区域较大,周边较小.实验结果表明,外延层在中心区生长速率为260μm/h,周边为140/μm/h.X射线摇摆曲线半高宽为141".O杂质的引入,使得样品具有较强的黄光发射.