1 南京邮电大学 电子与光学工程学院, 南京 210023
2 南京大学 电子科学与工程学院, 南京 210023
使用数值模拟的方法, 对氢化物气相外延(HVPE)生长α-Ga2O3材料的温度和反应源气流进行了优化。区别于传统的在反应腔内HCl或Cl2携带Ga源的结构, 使用了外置Ga源的方法, 可以较准确地调整GaCl/GaCl3的组分占比、摩尔分数和浓度。另外, 使用分子模拟软件Gaussian计算得到GaCl3与O2反应的活化能, 通过实验数据拟合得到α-Ga2O3相变为β-Ga2O3的反应活化能。在此基础上, 对生长温度、GaCl/GaCl3的组分占比进行了模拟, 并给出了α-Ga2O3的优化生长条件。
氢化物气相外延 数值模拟 Gaussian软件 活化能 外置Ga源 生长温度 组分占比 α-Ga2O3 α-Ga2O3 HVPE numerical simulation Gaussian software activation energy external Ga source growth temperature proportion of components
1 南京邮电大学 电子与光学工程学院， 南京 210023
2 南京大学 电子科学与工程学院， 南京 210023
建立了用于生长直径为15.24cm(6inch)的Ga2O3材料的氢化物气相外延(HVPE)生长腔的二维几何模型，对Ga2O3材料的生长进行了数值模拟。依次优化了GaCl进气速度、O2进气速度、喷口到衬底间的距离等关键参数，在较高生长速率下使衬底上的Ga2O3膜厚相对均匀度达到7.02%。此外，对仿真中不同的反应活化能设置进行了对比实验，发现活化能参数虽然对平均生长速率有明显影响，但是对样品的生长速率分布及均匀性影响不大。
氢化物气相外延 计算机仿真 流速 活化能 Ga2O3 Ga2O3 HVPE computer simulation flow rate activation energy
1 南京大学电子科学与工程学院, 江苏省光电功能材料重点实验室, 南京 210093
2 南京大学扬州光电研究院, 江苏 扬州 225009
使用时域有限差分方法系统地研究了直径从2 μm到50 μm的GaN基微盘在蓝光波段的模式强度和分布。设计了一种可以比拟微盘内高密度激子分布的偶极子排布方式, 使其能够激发盘内所有光学模式。研究了盘内最大激发强度和有效共振频率数量随微盘直径的变化关系, 揭示了盘内模式间的竞争关系, 并给出了微盘内三种典型的激发后的光场分布。
回音壁模式 时域有限差分法 光学微腔 氮化镓 whispering gallery mode FDTD optical microcavity GaN
南京大学 电子科学与工程学院, 南京 210046
在常压条件下采用化学气相淀积(CVD)技术在有石墨烯插入层的衬底上生长GaN纳米线, 研究了生长温度、石墨烯插入层、催化剂等因素对GaN纳米线的形貌、光学特性以及结构的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、光致发光(PL)谱、拉曼(Raman)谱和透射电子显微镜(TEM)等表征手段对GaN纳米线的形貌、光学特性以及结构进行表征。结果表明, 在1 100 ℃条件下, 同时有石墨烯插层和催化剂的衬底表面能够获得低应力单晶GaN纳米线。石墨烯、催化剂对于获得低应力单晶GaN纳米线有重要的作用。
GaN纳米线 石墨烯 催化剂 单晶 CVD CVD GaN nanowires graphene catalyst single crystal
南京大学 电子科学与工程学院,江苏省光电功能材料重点实验室,南京210093
采用真空蒸镀方法在Si衬底上制备了Si/Au、Si/Ni/Au和Si/Ti/Au结构多层膜,进行多种条件下的退火实验,研究了不同黏附层对Au/Si共晶体系中硅扩散的影响。实验结果表明,黏附层对硅的扩散起到阻挡作用,Ti层与Ni层作为阻挡层在较低温度下发生失效,退火气氛对阻挡层的失效具有显著影响。这表明Au/Si体系中扩散阻挡层失效的机制并不是直接的固相反应。文章提出势垒模型来解释扩散阻挡层的失效机制。
共晶 硅扩散 扩散阻挡层 退火气氛 Au/Si Au/Si eutectic diffusion barrier layer ambient
1 南京大学 江苏省光电功能材料重点实验室, 江苏 南京 210093
2 南京大学 电子科学与工程学院, 江苏 南京 210093
用自组装的Ni纳米岛做掩模通过ICP刻蚀得到GaN纳米柱,采用扫描电子显微镜(SEM)观测其形貌,室温下光致发光(PL)谱测量研究样品发光特性.结果表明,室温下GaN 纳米柱的发光强度是体材料的2.6倍.为了修复刻蚀损伤,用KOH对样品进行湿法处理,发现经KOH处理的纳米柱与处理前相比变得更直,且其发光较处理之前进一步增强.为了研究其原因,分别对KOH处理前后的样品进行变温PL谱的测量,发现湿法处理后发光增强是由于内量子效率的提高引起的.
GaN纳米柱 KOH腐蚀 光致发光 内量子效率 GaN nanorod KOH treatment photoluminescence(PL) quantum efficiency
1 南京信息工程大学物理与光电工程学院, 江苏 南京210044
2 江苏省光电信息功能材料重点实验室, 南京大学电子科学与工程学院, 江苏 南京210093
3 南京晓庄学院生物化工与环境工程学院, 江苏 南京211171
对在c面蓝宝石上用氢化物气相外延法（HVPE）生长的六方相纤锌矿结构的GaN膜中的应力进行了分析。 高分辨X射线衍射（002）面和（102）面摇摆曲线扫描（半高宽数值分别为317和358角秒）表明生长的GaN膜具有较好的晶体质量。 利用高分辨X射线衍射技术准确测量了制备的GaN膜的晶格常数, 并计算得到GaN膜中面内双轴应变和面外双轴应变分别为3.37×10-4和-8.52×10-4, 等静压应变为-7.61×10-5。 拉曼光谱和激光光致发光谱测试表明HVPE-GaN外延膜具有较好的光学特性, 利用拉曼光谱的E2模式特征峰和激光光致发光谱中近带边发射峰的频移定量计算了外延膜中的面内双轴压应力和等静压应力。 两种方法得到的面内双轴压应力较为相符。
氮化镓 氢化物气相外延 拉曼光谱 激光光致发光谱 应力 GaN Hydride vapor phase epitaxy Raman spectra Photoluminescence Strain 光谱学与光谱分析
2013, 33(8): 2105
1 南京大学电子科学与工程学院, 江苏 南京 210093
2 微波毫米波单片集成和模块电路国家级重点实验室, 江苏 南京 210016
石墨烯具有独特的力学、热学和光电学性能，良好的热稳定性与化学稳定性，是制备高性能导电薄膜的理想材料之一。 主要介绍了石墨烯薄膜的制备和表征技术以及石墨烯导电薄膜作为电极应用在GaN基LED中的研究进展和存在的问题，并对石墨烯电极的应用前景进行了展望。
光电子学 石墨烯 氧化铟锡 发光二极管 激光与光电子学进展
2013, 50(8): 080018
南京大学电子科学与工程学院江苏省光电信息功能材料重点实验室, 江苏 南京 210093
纳米压印技术（NIL）是一种机械制备纳米图形的微加工技术，它具有设备简单、易于操作、重复性好和成本低等优点。同时，它可以大面积制备高分辨率的纳米图形，使得大批量低成本地生产微纳器件成为可能。而固态照明工程目前是被全世界所关注的重要领域，制备出高效III-V化合物半导体发光二极管（LED）来代替现有的传统照明工具已经掀起了照明技术的革命，以实现高质量、绿色的照明。重点介绍了纳米压印技术的发展和工艺过程，并详细论述纳米压印技术在无机和有机LED制备中的应用，实现纳米结构LED以及表面光子晶体结构，从而提高LED的发光效率。
光学制造 纳米压印技术 发光二极管 纳米结构 外量子效率 光子晶体 激光与光电子学进展
2013, 50(2): 020002
南京大学电子科学与工程学院江苏省光电信息功能材料重点实验室， 江苏 南京 210093
研究了不同的快速退火(RTA)温度对Mg掺杂的InN材料的影响。根据马赛克微晶模型，利用X射线衍射(XRD)技术，对样品的对称面和非对称面做ω扫描，并且通过倒异空间图(RSM)扫描，拟合得到了刃位错与螺位错密度，并且根据在不同快速退火温度条件下位错密度的比较，同时结合迁移率的测量结果，发现快速退火温度采用400 ℃能有效地提高晶体的质量。原因在于快速退火能有效地激活Mg原子活性，降低材料中的载流子浓度，同时快速退火采用的氮气气氛能补偿部分起施主作用的氮空位，降低材料中载流子浓度的同时也降低了缺陷。同时，(002)面的摇摆曲线半峰全宽(FWHM)也很好地验证了所得结果。
薄膜 快速退火 X射线衍射 氮化铟 掺杂 位错
