1 山西中科潞安紫外光电科技有限公司，山西 长治 046000
2 中国科学院半导体研究所 半导体照明技术研究开发中心，北京 100083
在p?AlGaN表面沉积Ni/Au/Ni/Au透明电极体系，通过传输线模型测试，研究了退火温度对Ni/Au/Ni/Au与p?AlGaN材料接触特性的影响。结果表明，AlGaN基深紫外LED采用Ni/Au/Ni/Au金属体系，在600 ℃空气氛围下退火3 min形成p型半导体材料NiO。进一步优化Ni/Au/Ni/Au体系金属厚度，当Ni/Au/Ni/Au各层厚度由20/20/20/20 nm减薄至2/2/5/5 nm，并在600 ℃空气氛围退火3 min，其与p?AlGaN材料的接触电阻率从3.23×10-1 Ω·cm2降到2.58×10-4 Ω·cm2。采用上述优化的Ni/Au/Ni/Au体系制备的深紫外LED器件，器件光电特性得到了改善。在150 mA驱动下工作电压低至5.8 V；通过提升电极透过率，光输出功率提升18.9%。
UV-LED AlGaN NiAu 欧姆接触 UV-LED AlGaN, NiAu Ohmic contact
1 中国科学院半导体研究所 半导体照明研发中心, 北京 100083
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
AlGaN基深紫外LED由于具有高调制带宽和小芯片尺寸, 在紫外光通信领域受到越来越多的关注。本研究通过改变生长AlGaN量子垒层的Al源流量, 生长了三种具有不同量子垒高度的深紫外LED, 研究了量子垒高度对深紫外LED光电特性和调制特性的影响。研究发现, 随着量子垒高度的增加, 深紫外LED的光功率出现先增加后减小的趋势, 量子垒中Al组分为55%的深紫外LED的光功率相比50%和60%的深紫外LED提升了近一倍。载流子寿命则出现先减小后增大的趋势, 且发光峰峰值波长逐渐蓝移。APSYS模拟表明, 随着量子垒高度增加, 量子垒对载流子的束缚能力增强, 电子空穴波函数空间重叠增加, 载流子浓度和辐射复合速率增加; 但进一步增加量子垒高度又会由于电子泄露, 空穴浓度降低, 从而辐射复合速率降低。量子垒中Al组分为55%的深紫外LED的-3 dB带宽达到94.4 MHz, 高于量子垒Al组分为50%和60%的深紫外LED。
紫外光通信 深紫外发光二极管 多量子阱层 调制带宽 发光功率 ultraviolet communication deep ultraviolet light-emitting diodes multiple-quantum-well layer modulation bandwidth optical power
1 山东大学 微电子学院，山东 济南 250100
2 山东大学 物理学院，山东 济南 250100
近年来，红外探测器由于其在军民领域广阔的应用前景已经受到了越来越多的关注。为了进一步实现室温宽谱段、高灵敏度、快速响应以及低功耗的红外探测器，低维半导体作为极具潜力的新型沟道材料得到了广泛的研究。其中，纳米线有着独特的电学与光电特性，当被应用到红外光电探测器中时，展现出了巨大的优势，例如尺寸小、功耗低、光吸收效率高、表面态丰富、易于光电子分离与收集以及与传统硅基工艺兼容等等。当前，对于纳米线红外探测器的研究一直在进行中并不断取得突破。文中主要概述了纳米线在红外光电探测领域的最新研究进展，介绍了半导体纳米线的基本特性、材料选择和制备方法，展示了多种二元与三元化合物半导体中已实现红外探测的纳米线材料及其当前研究达到的探测水平，并且分类总结了多种进一步提高光电探测性能的方法，包括异质结合、外场调控、器件集成等，随后针对不同构型纳米线红外探测器的优缺点，进行了简要的对比与说明，最后基于该领域仍然面临的挑战对其未来的发展方向进行了展望，并为其技术发展路线提出了初步的建议。
红外光电探测 纳米线 可控生长 异质结构 外场调控 infrared photodetectors nanowires controllable growth heterostructures external field control 红外与激光工程
2021, 50(1): 20211010
陆义 1,2,3,4,*闫建昌 1,2,3李晓航 4郭亚楠 1,2,3[ ... ]李晋闽 1,2,3
1 中国科学院半导体研究所 半导体照明研发中心, 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 北京市第三代半导体材料及应用工程技术研究中心, 北京 100083
4 阿卜杜拉国王科技大学 先进半导体实验室, 图沃 23955-6900,沙特阿拉伯
为了获得高效率的AlGaN基深紫外发光二极管, 提出了具有渐变量子垒的氮极性结构来调控载流子的传输.通过氮极性结构在p型电子阻挡层中形成的反向极化诱导势垒, 改善空穴注入和电子泄漏问题.另外研究了不同的渐变方向和渐变程度对器件性能的影响.模拟结果显示, 在12 nm的AlGaN量子垒上沿着(000-1)方向从Al组分0.65线性渐变到0.6, 可以有效平衡量子垒的势垒高度和斜率, 从而极大的增强空穴注入, 光输出功率相较于传统结构提高了53.6%.该设计为电子泄漏和空穴注入问题提供了直接而有效的解决方案, 在实现更高效率的深紫外发光二极管方面显示出广阔的前景.
深紫外LED 氮极性 渐变量子垒 载流子调控 Deep Ultraviolet Light-Emitting Diode(DUV LED) AlGaN AlGaN N-polar Grading quantum barrier Carrier manipulation
1 太原大学外语师范学院自然科学基础部, 山西 太原 030012
2 山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
设计了一种带有增益介质包层的两个平行圆柱形纳米金属棒构成的表面等离子体光波导，基于频域有限差分法，对这种波导所支持的基模的能流密度分布、有效折射率、传播长度和模式面积随几何结构参数和电磁参数的依赖关系进行了分析。结果表明，沿纵向的能流主要分布在两个圆柱形金属棒所形成的中间区域。通过调节这种波导的几何参数及电磁参数，可以调节模式的传播特性。在增益介质的辅助下，传播距离明显增大。这种表面等离子体光波导可以用于光子器件集成领域和传感器领域。
表面等离子体光波导 传输特性 频域有限差分法 增益介质包层
1 太原大学外语师范学院自然科学基础部, 山西 太原 030012
2 山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
设计了一种双正方形中空表面等离子体光波导(SPW)。采用频域有限差分法，对这种波导所支持的基模的传输特性进行了研究。结果表明，基模沿纵向的能流密度主要分布在双正方形空气芯的中心区域。通过调节2个正方形空气孔的边长、中心距离以及工作波长的大小，可以调节基模的场分布范围以及场与金属银相互作用的大小，从而调节有效折射率、传播距离和模式面积等传输特性。通过与双圆形中空表面等离子体光波导的比较发现，在730~800 nm工作波长范围内，双正方形表面等离子体光波导的传输特性要优于后者。因此双正方形表面等离子体光波导有可能用于光子器件集成领域和传感器领域。
集成光学 表面等离子体光波导 传输特性 频域有限差分法
