1 广西大学物理科学与工程技术学院, 广西 南宁 530004
2 广西大学纳米能源研究中心, 广西 南宁 530004
InGaN半导体材料具有带隙宽度通过改变In组分可调的特点, 被广泛应用在新一代光电子器件中, 但绿光LED依然存在“绿隙(green gap)”问题有待解决。 本文深入研究载流子复合机制, 为解决“绿隙”提供新思路。 利用光致荧光光谱(PL)和时间分辨光谱(TRPL)研究了不同温度下对应不同光子能量的InGaN量子点(QDs)发光二极管器件的载流子复合动力学过程, 得到了InGaN QDs的瞬态光致发光特性和辐射/非辐射复合的瞬态寿命。 稳态光致发光谱在15～300 K的温度范围内, 峰值出现先蓝移再红移(S-shaped)的偏移现象, 发射峰值蓝移约4.2 meV, 在60 K时达到最大值, 随后发射峰红移, 形成随温度呈S形的变化。 这种变化说明QDs结构中载流子局域化行为, 激子复合是InGaN量子点绿光发射的主要原因。 通过拟合不同温度下的归一化PL积分强度, 获得激活能Eact约为204.07 meV, 激活能较高, 证明了InGaN量子点具有较强的载流子限制作用, 可以更好抑制载流子向非辐射复合中心迁移, 内量子效率(internal quantum efficiency)为35.1%。 InGaN QDs中自由载流子复合的平均复合寿命τrad=73.85ns。 能量边界值Eme=2.34 eV远高于局域深度E0=62.55 meV, 可见能级完全低于迁移率边缘, 因此InGaN QDs寿命衰减归因于载流子局域态复合。 通过使用改进的光谱数据分析手段对基于内嵌量子点新结构的荧光器件进行研究, 得到了有意义的结论, 为进一步了解InGaN量子点内部发光机理和研制新一代照明器件提供借鉴, 说明引入InGaN量子点对光电器件的发展具有很好的推动作用。
InGaN量子点 光致荧光谱 时间分辨光谱 InGaN quantum dots Photoluminescence Time-resolved photoluminescence 光谱学与光谱分析
2020, 40(9): 2727
广西大学 物理科学与工程技术学院, 广西相对论天体物理区重点实验室, 广西 南宁 530004
为了解决在单晶硅衬底上生长的InGaN/GaN多层量子阱发光二极管器件发光效率显著降低的问题, 使用周期性δ型Si掺杂的GaN取代Si均匀掺杂的GaN作为n型层释放多层界面间的张应力。采用稳态荧光谱及时间分辨荧光谱测量, 提取并分析了使用该方案前后的多层量子阱中辐射/非辐射复合速率随温度(10~300 K)的变化规律。实验结果表明引入δ-Si掺杂的n-GaN层后, 非辐射复合平均激活能由(18±3) meV升高到(38±10) meV, 对应非辐射复合速率随温度升高而上升的趋势变缓, 室温下非辐射复合速率下降, 体系中与阱宽涨落有关的浅能级复合中心浓度减小, PL峰位由531 nm左右红移至579 nm左右, 样品PL效率随温度的衰减受到抑制。使用周期性δ型Si掺杂的GaN取代Si均匀掺杂的GaN作为生长在Si衬底上的InGaN/GaN多层量子阱LED器件n型层, 由于应力释放, 降低了多层量子阱与n-GaN界面、InGaN/GaN界面的缺陷密度, 使得器件性能得到了改善。
InGaN/GaN多层量子阱 光致荧光 时间分辨荧光谱 硅衬底 InGaN/GaN multiple quantum well luminescence time-resolved photoluminescence silicon substrate
广西大学物理科学与工程技术学院,南宁 530004
采用背向散射偏振配置,对半极性a面(1120)生长的4H-SiC晶体,测量了激发光偏振方向与光轴成不同角度时各声子振动的偏振拉曼散射光谱,研究了不同声子模式的偏振拉曼散射光的强度变化与性质。利用拉曼选择定则,对实验结果进行拟合分析得到了不同声子模式的拉曼散射矩阵张量元系数及其各向异性特征。研究结果为深入了解4H-SiC晶体的微观结构和各向异性性质提供依据。
碳化硅 偏振拉曼散射 张量元 各向异性 SiC polarized Raman scattering tensor elements anisotropy
1 广西大学 物理科学与工程技术学院, 广西相对论天体物理重点实验室, 光电子材料与探测技术实验室, 广西 南宁 530004
2 华中科技大学 武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
通过椭偏仪对生长在蓝宝石上的不同厚度氮化铝薄膜的变温光学性质进行了研究, 并采用托克-洛伦兹模型对椭偏实验数据进行了拟合分析, 精确得到了氮化铝薄膜的厚度和光学常数(折射率n, 消光系数k)等.研究的结果表明: 相比薄的氮化铝薄膜, 厚的氮化铝薄膜的折射率较大.随着温度的升高, 氮化铝的折射率、消光系数和带隙会向低能端单调地移动(红移)；厚度对带隙随温度改变的影响较小, 对折射率则有一定的影响.
氮化铝 椭偏仪 厚度 温度 AlN Spectroscopic Ellipsometry thickness temperature
1 四川大学原子与分子物理研究所,成都 610065
2 广西大学物理科学与工程技术学院,南宁 530004
3 四川大学物理与科学技术学院,成都 610065
4 四川大学高能量密度物理与技术教育部重点实验室,成都 610065
本工作通过高压固相复分解反应(HPSSM)合成块体Re3N。利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线分析(EDS)对高压样品进行结构表征与元素成分确定,结果表明利用HPSSM法合成的Re3N具有较高的晶体质量。在77 K到873 K温度范围内利用拉曼散射研究Re3N的晶格振动特性。基于三(四)声子耦合模型,研究Re3N拉曼声子模频率的红移和拉曼峰的宽化现象,结果表明高温条件下Re3N拉曼散射效应中三声子耦合过程占主导。高压同步辐射研究表明Re3N具有很高的体弹模量(B0=417 GPa),是一种潜在的超硬材料。
5d金属氮化物 拉曼散射 高压同步辐射 5d metal nitrides Raman scattering high-pressure synchrotron radiation
1 华南师范大学光电子材料与技术研究所,广州 510631
2 中山大学光电材料与技术国家重点实验室,物理学院,广州 510275
3 广西大学物理科学与工程技术学院,广西相对论天体物理重点实验室,光电子材料与探测技术实验室,南宁 530004
4 马来西亚大学机械工程系，马来西亚 吉隆坡 50603
5 奥本大学物理学院，美国 奥本36849
6 西北工业大学理学院,教育部空间应用物理与化学重点实验室,陕西省光信息技术重点实验室,西安710072
宽禁带半导体薄膜,包括碳化硅,氮化镓和氧化锌及其化合物以及异构体,带隙普遍在3.2 eV以上,一阶声子特征峰在100至1500 cm-1之间。确定能带宽度和声子特征峰有很多方法,比如光致发光、拉曼散射、光学透射谱等,我们提出了一种结合椭圆偏振光谱与红外傅里叶反射谱进行传输矩阵分析的方法,能够同时确定从紫外波段（约250 nm）到远红外波段（约22000 nm）的薄膜材料色散关系和膜厚。我们构建了基于谐振子的光学函数模型,并论证这个模型很适合用于模拟由各种不同波长入射光波造成的共振吸收。
椭圆偏振光谱 傅里叶红外光谱 传输矩阵方法 spectroscopic ellipsometry Fourier transform infrared spectroscopy transfer matrix method
1 物理科学与工程技术学院,广西相对论天体物理重点实验室,光电子材料与探测技术实验室,广西大学,南宁 530004
2 华南师范大学光电子材料与技术研究所,广州 510631
3 中山大学光电材料与技术国家重点实验室,物理科学与工程技术学院,广州 510275
4 Department of Mechanical Engineering,University of Malaya,50603 Kuala Lumpur,Malaysia
5 Department of Physics,Auburn University,Auburn,Alabama 36849,U.S.A.
立方碳化硅(3C-SiC)薄膜通过化学气相沉积(CVD)制备在Si(100)衬底上。本论文主要通过椭偏光谱仪(SE)和拉曼散射仪对3C-SiC薄膜的微观结构和光学性能进行进一步的研究。根据SE的分析获得3C-SiC薄膜厚度；根据拉曼散射的分析:可从TO模式和LO模式的线形形状的拟合得到样品的相关长度和载流子浓度。结果表明:该碳化硅(3C-SiC)薄膜质量随膜厚度增加而得到提高,同时分析了外延层厚度对薄膜特性的影响。
3C碳化硅 光谱椭偏仪 拉曼散射 厚度 3C-SiC spectroscopic ellipsometry Raman scattering thickness
1 华南师范大学光电子材料与技术研究所, 广州510631
2 中山大学光电子材料与技术国家重点实验室、物理科学与工程学院, 广州510275
3 台湾大学光电所暨电机系、工程材料和先进器件中心, 台北106-17
三片具有不同载流子浓度的n型6H-SiC体材料用于83 K到673 K的变温拉曼散射研究，能够得到变温的拉曼散射模。通过测量可以得到,随着温度的增长,不同的声子散射模的拉曼峰逐渐变小。运用声子频率的温度特性计算公式,对三片样品的三个声子模的峰位进行拟合能够得到很好的拟合结果。6H-SiC样品的纵光学声子模(LOPC)的拉曼位移像其他的拉曼模一样,随着温度的增加而变小。在较高的温度时所有的声子模明显展宽。
拉曼散射 温度特性 n型掺杂 6H-SiC 6H-SiC Raman scattering temperature dependence n-type doping
本文研究具有掩蔽和选择性热氧化(MSTO）结构条形GaAs-Ga1-xAlxAsDH激光器的偏振特性,发现这类器件同时输出强度相近、相位无关的TE和TM模,不同于通常的半导体激光器主要是TE模输出的情况。本文从激光器有源区内应力分布和光弹性效应的观点,对此异常的偏振特性作出了定性解释。
本文计算了掩蔽与选择性热氧化GaAs-GaAlAs多层结构中的应力与光弹性效应.提出介质洛埃镜干涉法,直接观测了GaAs上掩蔽生长热氧化膜引起的应力-光弹性效应的折射率分布,测量结果在定性和数量级上与理论计算一致.本文也扼要介绍了应力和光弹性效应对半导体激光器特性的影响及应用于集成光学的可能性.
