1 中国农业大学理学院应用物理系, 北京 100083
2 中国科学院半导体研究所集成光电子国家重点实验室, 北京 100083
研究了碳杂质对p-GaN的补偿作用。采用金属有机化学气相沉积法生长GaN∶Mg材料,实验发现,当生长温度从1000 ℃提高到1050 ℃时,p-GaN的电阻率减小,空穴浓度增大。通过光致发光测试,发现随着生长温度的升高,尽管p-GaN的电阻率减小,但是Mg杂质的自补偿效应增强。进一步结合二次离子质谱测试,发现高温生长的p-GaN材料中碳杂质浓度更低,碳杂质在p-GaN中可能形成施主,从而补偿受主,增大p-GaN的电阻率。因此,在p-GaN中,碳杂质补偿相对于Mg杂质自补偿具有更重要的作用,抑制碳杂质对p型掺杂p-GaN非常重要。
材料 p-GaN 补偿作用 碳杂质 二次离子质谱 中国激光
2021, 48(13): 1303001
1 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
详细研究了n型AlGaN限制层与InGaN上波导对GaN基绿光激光器光场分布与电学特性的影响,结果表明:增加n型AlGaN限制层厚度或提高InGaN上波导中的铟组分可以明显抑制GaN基绿光激光器的光场泄漏,改善光场分布;相比In0.02Ga0.98N上波导,采用更高铟组分的In0.05Ga0.95N上波导可增加光场限制因子,改善绿光激光器的性能。综合调控n型限制层和上波导才能有效改善GaN基绿光激光器的光场分布,提高激光器的性能。
激光光学 氮化镓 绿光激光器 光场分布
1 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
3 中国科学院大学 材料科学与光电工程中心, 北京 100049
介绍了GaN基pin雪崩探测器的制作过程和测试结果。制作的器件在71 V反向偏压下发生雪崩, 倍增因子达到5×104。我们发现, p层载流子浓度是影响器件性能的重要参数。结合电场强度分布的分析, 本文提出了一种估算p层载流子浓度的方法, 进一步计算得到刚好雪崩击穿时的最大电场值为2.6 MV/cm, 与以往GaN雪崩器件所报道的研究结果相似。最后, 霍尔测试和SIMS测量p层载流子浓度的结果与模型计算的估算值吻合。
氮化镓 雪崩探测器 泊松方程 GaN avalanche detector Poisson equation
1 中国农业大学 应用物理系, 北京100083
2 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京100083
研究了不同垒厚对InGaN/GaN多量子阱电注入发光性能的影响及机理。实验发现, 当GaN垒层的厚度从6 nm增大到24 nm时, 垒厚的样品发光强度更强, 而且当注入电流增加时, 适当增加垒厚, 可以更显著增加发光强度。进一步结合发光峰位和光谱宽度的研究表明, 由于应力和极化效应的存在, 当垒层厚度在6~24 nm范围内时, 适当增加垒层厚度不仅会使得能带的倾斜加剧, 减少电子泄露, 而且也会增加InGaN阱层的局域态深度, 从而改善量子阱的发光性能。
多量子阱 垒层厚度 电注入发光 InGaN/GaN InGaN/GaN multiple quantum wells barrier thickness electroluminescence
1 北京科技大学 数理学院，北京 100083
2 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室，北京 100083
InGaN基量子阱作为太阳电池器件的有源区时，垒层厚度设计以及实际生长对其光学特性的影响极为重要。采用金属有机化学气相沉积(MOVCD)技术，在蓝宝石衬底上外延生长了垒层厚度较厚的InGaN/GaN多量子阱，使用高分辨X射线衍射和变温光致发光谱研究了垒层厚度对InGaN多量子阱太阳电池结构的界面质量、量子限制效应及其光学特性的影响。较厚垒层的InGaN/GaN多量子阱的周期重复性和界面品质较好，这可能与垒层较薄时对量子阱的生长影响有关。同时，厚垒层InGaN/GaN多量子阱的光致发光光谱峰位随温度升高呈现更为明显的“S”形(红移-蓝移-红移)变化，表现出更强的局域化程度和更高的内量子效率。
InGaN/GaN多量子阱 金属有机化学气相沉积 光致发光 高分辨X射线衍射 InGaN/GaN multiple quantum wells MOCVD photoluminescence XRD
1 中国农业大学理学院 应用物理系, 北京 100083
2 中国科学院半导体研究所 集成光电子国家重点实验室, 北京 100083
研究了p-i-n型和肖特基型GaN基紫外探测器的响应光谱和暗电流特性。实验发现, 随着p-GaN层厚度的增加, p-i-n型紫外探测器的响应度下降, 并且在短波处下降更加明显。肖特基探测器的响应度明显比p-i-n结构高, 主要是由于p-GaN层吸收了大量的入射光所致。肖特基型紫外探测器的暗电流远远大于 p-i-n型紫外探测器的暗电流, 和模拟结果基本一致, 主要是肖特基型探测器是多子器件, 而p-i-n型探测器是少子器件。要制备响应度大、暗电流小的高性能GaN紫外探测器, 最好采用p-GaN层较薄的p-i-n结构。
紫外探测器 响应度 暗电流 GaN GaN ultraviolet detectors responsivity dark current
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
Electron leakage still needs to be solved for InGaN-based blue-violet laser diodes (LDs), despite the presence of the electron blocking layer (EBL). To reduce further electron leakage, a new structure of InGaN-based LDs with an InGaN interlayer between the EBL and p-type waveguide layer is designed. The optical and electrical characteristics of these LDs are simulated, and it is found that the adjusted energy band profile in the new structure can improve carrier injection and enhance the effective energy barrier against electron leakage when the In composition of the InGaN interlayer is properly chosen. As a result, the device performances of the LDs are improved.
250.0250 Optoelectronics 250.5960 Semiconductor lasers Chinese Optics Letters
2016, 14(6): 062502
1 中国农业大学理学院 应用物理系, 北京100083
2 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京100083
研究了i-GaN和p-GaN厚度对背照射和正照射p-i-n结构GaN紫外探测器响应光谱的影响。模拟计算发现: 对于背照射结构, 适当地减小i-GaN厚度有利于提高探测器的响应, 降低i-GaN层的本底载流子浓度也有利于提高探测器的响应; p-GaN的欧姆接触特性好坏对探测器的响应影响不大, 适当地增加p-GaN厚度可以改善探测器性能。而正照射结构则不同, i-GaN厚度对探测器的响应度影响不大, 但欧姆接触特性差将严重降低探测器的响应, 适当地减小p-GaN厚度可以大幅度改善探测器的响应特性。能带结构和入射光吸收的差别导致了正照射和背照射探测器结构中i层和p层厚度的选择和设计不同。
p-i-n结构 紫外探测器 量子效率 GaN GaN p-i-n structure ultraviolet photodetector quantum efficiency
1 中国农业大学理学院 应用物理系, 北京 100083
2 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
研究了p-InGaN层厚度对p-i-n结构InGaN太阳电池性能的影响。模拟计算发现, 随着p-InGaN层厚度的增加, InGaN太阳电池效率降低。较差的p-InGaN欧姆接触特性会破坏InGaN太阳电池性能。计算结果还表明, 无论欧姆接触特性好坏, 随着p-InGaN层厚度的增加, 短路电流下降是导致InGaN电池效率降低的主要原因。选择较薄的p-InGaN层有利于提高p-i-n结构InGaN太阳电池的效率。
太阳电池 p-i-n结构 InGaN InGaN solar cell p-i-n structure
