Guang Yang 1,3Lingbo Xu 1,3Can Cui 1,*Xiaodong Pi 2,3,**[ ... ]Rong Wang 2,3,***
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optical Field Manipulation of Zhejiang Province, Department of Physics, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China
2 State Key Laboratory of Silicon and Advanced Semiconductor Materials & School of Materials Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
3 Institute of Advanced Semiconductors & Zhejiang Provincial Key Laboratory of Power Semiconductor Materials and Devices, Hangzhou Innovation Center, Zhejiang University, Hangzhou 311200, China
Molten-alkali etching has been widely used to reveal dislocations in 4H silicon carbide (4H-SiC), which has promoted the identification and statistics of dislocation density in 4H-SiC single crystals. However, the etching mechanism of 4H-SiC is limited misunderstood. In this letter, we reveal the anisotropic etching mechanism of the Si face and C face of 4H-SiC by combining molten-KOH etching, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and first-principles investigations. The activation energies for the molten-KOH etching of the C face and Si face of 4H-SiC are calculated to be 25.09 and 35.75 kcal/mol, respectively. The molten-KOH etching rate of the C face is higher than the Si face. Combining XPS analysis and first-principles calculations, we find that the molten-KOH etching of 4H-SiC is proceeded by the cycling of the oxidation of 4H-SiC by the dissolved oxygen and the removal of oxides by molten KOH. The faster etching rate of the C face is caused by the fact that the oxides on the C face are unstable, and easier to be removed with molten alkali, rather than the C face being easier to be oxidized.
Journal of Semiconductors
2024, 45(1): 012502
满朝阳 1,2崔璨 1,2,*王雨雷 1,2,**刘福寒 1,2[ ... ]吕志伟 1,2
作者单位
摘要
1 河北工业大学先进激光技术研究中心,天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401
针对梯度掺杂晶体和均匀掺杂晶体,采用数值模拟的方式分析了泵浦光束腰半径、光束质量因子(M2)与束腰位置对模式匹配效率的影响,并通过实验验证了不同束腰位置对激光器输出功率的影响。由计算结果得到,在不同的泵浦光参数下,与均匀掺杂晶体相比,梯度掺杂晶体均具有更稳定的模式匹配;当泵浦光M2为10和50,束腰半径为0.5 mm时,对于任意位置的束腰,梯度掺杂晶体的模式匹配效率都高于均匀掺杂晶体。在实验上对比分析了泵浦光不同束腰位置的输出功率,结果表明,梯度掺杂晶体的模式匹配效率受泵浦光束腰位置的影响较小。当晶体位于谐振腔中心时,在高于70 W的泵浦条件下,梯度掺杂晶体的输出功率高于均匀掺杂晶体,最高输出功率为44.8 W,与均匀掺杂晶体相比,提高了4.67%;当晶体紧贴输入镜时,梯度掺杂晶体的最高输出功率为34.0 W,与均匀掺杂晶体相比,提高了11.84%。因此,梯度掺杂晶体更适用于高功率泵浦。
激光器 梯度掺杂晶体 模式匹配 激光器理论 端面泵浦 高功率激光 
中国激光
2024, 51(5): 0501001
白振旭 1,2郝鑫 1,2郑浩 1,2陈晖 1,2[ ... ]吕志伟 1,2,*
作者单位
摘要
1 河北工业大学 先进激光技术研究中心,天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401
高功率特殊波段激光在钠信标、激光测距、激光雷达、自由空间通信等领域具有重要的应用价值。目前,基于受激拉曼散射(stimulated Raman scattering, SRS)的拉曼激光器及放大器已经被证实为拓展激光波段和功率的有效途径。不同于基于粒子数反转激光器在产生和放大过程中需匹配激光增益介质固有的吸收和发射谱,SRS过程理论上能够在其拉曼增益介质透过光谱的全范围内工作,故只需要相互作用光束的频率差满足拉曼增益介质的固有频移,便可实现光束之间的能量直接转移。因此,拉曼放大技术能够利用常规波段的泵浦光对特殊波段的种子光进行放大,从而实现高功率、大能量、高光束质量的特殊波段激光输出。该方法具备波长选择灵活、结构简单、功率拓展性强等优点,近年来已经在钠信标光源等领域得到了应用。文中综述了高功率自由空间拉曼放大技术的主要原理、特性和研究进展,并对其发展趋势和应用前景进行了展望。
受激拉曼散射 激光 放大器 脉冲 组束 stimulated Raman scattering laser amplifier pulse beam combination 
红外与激光工程
2023, 52(8): 20230337
隋占仁 1,2,*徐凌波 1,2崔灿 1王蓉 2,3[ ... ]韩学峰 2,3
作者单位
摘要
1 浙江理工大学物理系,浙江省光场调控技术重点实验室,杭州 310018
2 浙江大学杭州国际科创中心, 浙江省宽禁带半导体重点实验室, 杭州 311200
3 浙江大学材料科学与工程学院, 硅材料国家重点实验室, 杭州 310027
宽禁带半导体材料碳化硅(SiC)凭借着其高击穿场强、高热导率、耐高温、高化学稳定性和抗辐射等优异性能, 在电力电子器件领域尤其是高温、高频、高功率等应用场景下有着巨大潜力。大尺寸、高质量、低成本的单晶SiC的制备是SiC相关半导体产品规模化应用的前提。顶部籽晶溶液生长(TSSG)法生长的单晶SiC有着晶体质量高、易扩径、易p型掺杂等优势, 有望成为制备单晶SiC的主流方法。但目前由于该方法涉及的生长机理复杂, 研究者对其内部机理的理解还不够充分, 难以对TSSG生长设备和方法进行有效的改进与优化。利用计算机对TSSG法生长单晶SiC生长过程进行数值模拟被认为是对其内部机理探究的有效途径之一。本文首先回顾了TSSG法生长单晶SiC和相关数值模拟分析的发展历程, 介绍了TSSG法生长单晶SiC和数值模拟的基本原理, 然后介绍了数值模拟方法计算分析TSSG法生长单晶SiC模型涉及的主要模块、影响单晶生长的主要因素(如马兰戈尼力、浮力、电磁力等), 以及对数值模型的优化方法。最后, 指出了数值模拟方法计算分析TSSG法生长单晶SiC在未来的重点研究方向。
宽禁带半导体 碳化硅 顶部籽晶溶液生长法 数值模拟 有限元 晶体生长 机器学习 wide bandgap semiconductor silicon carbide top-seeded solution growth numerical simulation finite element crystal growth machine learning 
人工晶体学报
2023, 52(6): 1067
崔璨 1,2王月 3王雨雷 1,2,*白振旭 1,2吕志伟 1,2
作者单位
摘要
1 河北工业大学 先进激光技术研究中心,天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401
3 哈尔滨工业大学 航天学院 可调谐(气体)激光技术国家重点实验室,哈尔滨 150002
回顾了非线性光学激光合束技术的发展历程,阐述了基于光学相位共轭和基于非线性放大过程的合束思想和基本原理,梳理了重叠耦合、种子注入和布里渊四波混频增强相位锁定激光合束方式的标志性成果,总结了等离子体交叉光束能量转移、金刚石拉曼放大和液体布里渊放大激光合束技术的优势和瓶颈。面向高峰值功率、高平均功率、高重复频率激光输出的实现需求,基于布里渊放大激光合束技术具备系统结构简单、功率负载高且散热效率高的优点,提出了实现单脉冲能量100 J、脉冲宽度10 ns、重复频率10 Hz合束激光输出的可行性方案。
非线性光学 激光合束技术 受激布里渊散射 相位共轭 nonlinear optics laser beam combination technology stimulated Brillouin scattering phase conjugation 
强激光与粒子束
2023, 35(4): 041006
白振旭 1,2陈晖 1,2蔡云鹏 1,2丁洁 1,2[ ... ]吕志伟 1,2,*
作者单位
摘要
1 河北工业大学 先进激光技术研究中心,天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401
红外与激光工程
2022, 51(11): 20220660
Guang Yang 1,2,3Hao Luo 2,3Jiajun Li 2,3Qinqin Shao 2,3[ ... ]Rong Wang 2,3,***
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optical Field Manipulation of Zhejiang Province, Department of Physics, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China
2 State Key Laboratory of Silicon Materials and School of Materials Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
3 Hangzhou Innovation Center, Zhejiang University, Hangzhou 311200, China
4 School of Materials Science and Engineering & Henan Institute of Advanced Technology, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China
Discrimination of dislocations is critical to the statistics of dislocation densities in 4H silicon carbide (4H-SiC), which are routinely used to evaluate the quality of 4H-SiC single crystals and homoepitaxial layers. In this work, we show that the inclination angles of the etch pits of molten-alkali etched 4H-SiC can be adopted to discriminate threading screw dislocations (TSDs), threading edge dislocations (TEDs) and basal plane dislocations (BPDs) in 4H-SiC. In n-type 4H-SiC, the inclination angles of the etch pits of TSDs, TEDs and BPDs in molten-alkali etched 4H-SiC are in the ranges of 27°?35°, 8°?15° and 2°?4°, respectively. In semi-insulating 4H-SiC, the inclination angles of the etch pits of TSDs and TEDs are in the ranges of 31°?34° and 21°?24°, respectively. The inclination angles of dislocation-related etch pits are independent of the etching duration, which facilitates the discrimination and statistic of dislocations in 4H-SiC. More significantly, the inclination angle of a threading mixed dislocations (TMDs) is found to consist of characteristic angles of both TEDs and TSDs. This enables to distinguish TMDs from TSDs in 4H-SiC.Discrimination of dislocations is critical to the statistics of dislocation densities in 4H silicon carbide (4H-SiC), which are routinely used to evaluate the quality of 4H-SiC single crystals and homoepitaxial layers. In this work, we show that the inclination angles of the etch pits of molten-alkali etched 4H-SiC can be adopted to discriminate threading screw dislocations (TSDs), threading edge dislocations (TEDs) and basal plane dislocations (BPDs) in 4H-SiC. In n-type 4H-SiC, the inclination angles of the etch pits of TSDs, TEDs and BPDs in molten-alkali etched 4H-SiC are in the ranges of 27°?35°, 8°?15° and 2°?4°, respectively. In semi-insulating 4H-SiC, the inclination angles of the etch pits of TSDs and TEDs are in the ranges of 31°?34° and 21°?24°, respectively. The inclination angles of dislocation-related etch pits are independent of the etching duration, which facilitates the discrimination and statistic of dislocations in 4H-SiC. More significantly, the inclination angle of a threading mixed dislocations (TMDs) is found to consist of characteristic angles of both TEDs and TSDs. This enables to distinguish TMDs from TSDs in 4H-SiC.
Journal of Semiconductors
2022, 43(12): 122801
颜秉政 1,2白振旭 1,2齐瑶瑶 1,2丁洁 1,2[ ... ]吕志伟 1,2
作者单位
摘要
1 河北工业大学 先进激光研究中心,天津
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津
全固态脉冲激光器因其大能量、短脉冲等特点在医疗、**、工业和科学研究领域都发挥着重要作用。被动调Q和锁模是产生全固态脉冲激光的两种最有效的技术,其中,饱和吸收体是对激光输出参数有很大影响的关键器件。近年来,以碳纳米管、石墨烯和黑磷等作为代表的新型低维材料饱和吸收体因其制备过程简单、制作成本低廉、光学响应带宽较宽等优点得到了广泛的研究。综述了一些新型低维饱和吸收体材料:新型过渡金属二硫化物、三元硫族化合物、MXene、单元素烯类材料以及低维纳米结构在全固态脉冲激光调制领域的研究进展,并对新型低维材料饱和吸收体的未来发展进行了展望。
饱和吸收体 全固态激光器 新型低维材料 光调制 脉冲激光 saturated absorber all-solid-state laser novel low-dimensional materials light modulation pulsed laser 
光电技术应用
2022, 37(4): 27
崔璨 1,2刘旭 3李森森 1,3王月 4[ ... ]吕志伟 1,2
作者单位
摘要
1 河北工业大学 先进激光技术研究中心,天津
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津
3 中国电子科技集团公司光电研究院,天津
4 哈尔滨工业大学 航天学院可调谐(气体)激光技术国家重点实验室,哈尔滨
拍瓦激光装置在粒子加速、二次粒子源产生、惯性约束聚变和放射治疗等特定研究领域体现出重大应用价值。截止2020年,全球范围超过100台超快超强拍瓦激光装置已经建成和正在建设中。为了更好地推进超快激光科学及应用的发展,充分向科研人员开放这些大型激光装置的使用权限并提供技术支持,拍瓦激光装置按照地域被划分在不同的运营组织进行管理,主要分布在北美、欧洲和亚洲等地区。将以世界上强激光科教组织机构为线索,对紧凑型拍瓦级高强度短脉冲激光装置的技术路线、激光参数和相关技术的最新情况展开综述。
拍瓦激光器 高强度短脉冲 高平均功率泵浦 petawatt laser high intensity ultrashort laser high average power pump 
光电技术应用
2022, 37(4): 1
杨光 1,2刘晓双 2,3李佳君 2,3徐凌波 1[ ... ]王蓉 2,3
作者单位
摘要
1 浙江理工大学物理系, 浙江省光场调控技术重点实验室, 杭州 310018
2 浙江大学杭州国际科创中心, 杭州 311200
3 浙江大学材料科学与工程学院, 硅材料国家重点实验室, 杭州 310027
4H碳化硅(4H-SiC)单晶具有禁带宽度大、载流子迁移率高、热导率高和稳定性良好等优异特性, 在高功率电力电子、射频/微波电子和量子信息等领域具有广阔的应用前景。经过多年的发展, 6英寸(1英寸=2.54 cm)4H-SiC单晶衬底和同质外延薄膜已得到了产业化应用。然而, 4H-SiC单晶中的总位错密度仍高达103~104 cm-2, 阻碍了4H-SiC单晶潜力的充分发挥。本文介绍了4H-SiC单晶中位错的主要类型, 重点讲述4H-SiC单晶生长、衬底晶圆加工以及同质外延过程中位错的产生、转变和湮灭机理, 并概述4H-SiC单晶中位错的表征方法, 最后讲述了位错对4H-SiC单晶衬底和外延薄膜的性质, 以及4H-SiC基功率器件性质的影响。
4H碳化硅 位错 单晶 外延 电学性质 光学性质 4H silicon carbide dislocation single crystal epitaxy film electrical property optical property 
人工晶体学报
2022, 51(9-10): 1673

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!