长春理工大学理学院高功率半导体激光器国家重点实验室，吉林 长春 130022
为了能够得到高质量的薄膜，降低实验成本，通过化学气相沉积（CVD）方法以GaTe粉作为Ga源在云母衬底上合成了β-Ga2O3薄膜。通过改变生长温度、载气和生长时间得到高结晶质量的β-Ga2O3薄膜，并通过X射线衍射（XRD）和拉曼光谱进行证实。XRD结果显示，薄膜的最佳生长温度为750 ℃。对比不同载气下合成的β-Ga2O3薄膜可知，Ar气是生长薄膜材料的最佳环境。为了实现高结晶质量的β-Ga2O3薄膜，在Ar气环境下改变薄膜的生长时间，XRD结果发现，生长时间20 min的薄膜具有高结晶质量。最后，将其转移到300 nm厚氧化层的Si/SiO2衬底上，并通过原子力显微镜测试，证实了16 nm厚的二维Ga2O3薄膜。
薄膜 化学气相沉积 云母衬底 高结晶质量 二维β-Ga2O3薄膜 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1931003
1 天津大学理学院，天津 300354
2 天津市低维功能材料物理与制备技术重点实验室，天津 300350
在不同氧气流量下，采用双靶射频磁控共溅射的方法在蓝宝石(α-Al2O3)基底上制备得到系列掺Cr的Ga2O3(Ga2O3∶Cr)薄膜，详细研究了薄膜在900 ℃退火前后的结构和光学性能。结果表明，未退火的Ga2O3∶Cr薄膜为非晶结构，其发光主要位于蓝绿波段。经900 ℃退火后，薄膜的结构由非晶变为多晶，且在近红外波段观测到了来源于Cr3+掺杂的发光。退火后的薄膜结晶质量和近红外发光均与氧气流量密切相关，而其光学带隙不受氧气流量的影响。在所研究的氧气流量范围，4 mL/min氧气流量下薄膜的近红外发光强度最强，这与此条件下薄膜结晶质量较好以及Cr3+替代Ga3+的数量较多有关。以上研究成果可为制备高质量Ga2O3∶Cr薄膜提供参考。
Ga2O3∶Cr薄膜 射频磁控溅射 蓝宝石基底 氧气流量 退火 光学性能 结晶质量 Ga2O3∶Cr thin film RF magnetron sputtering sapphire substrate oxygen flow rate annealing optical property crystalline quality
利用金属有机化学气相沉积方法在蓝宝石衬底上生长了一系列具有双中温AlN插入层(MTGAlN)的半极性AlN薄膜样品。中温生长的AlN插入层具有较大的表面粗糙度，形成了类似纳米级图形化衬底结构，能够有效阻断高温生长的半极性AlN样品中堆垛层错的传播，从而提高半极性AlN样品的表面形貌和晶体质量。通过原子力显微镜和X射线衍射仪的表征，研究了MTGAlN插入层厚度在20~100nm之间的变化对半极性AlN样品的表面形貌和晶体质量的影响。结果表明，所有半极性AlN样品都具有[1122]取向。当插入的MTGAlN中间层厚度约为80nm时，半极性AlN样品表面粗糙度显著降低，晶体质量明显改善。
双中温AlN插入层 半极性AlN 表面形貌 晶体质量 dual moderatetemperaturegrown AlN interlayer semipolar AlN epilayer surface morphology crystalline quality
1 河北省激光研究所, 石家庄 050081
2 河北普莱斯曼金刚石科技有限公司, 石家庄 050081
3 南京电子器件研究所, 微波毫米波单片和模块电路重点实验室, 南京 210016
4 南京大学电子科学与工程学院, 南京 210093
采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术, 通过改变气源中的氮含量, 得到不同结晶质量的单晶金刚石, 通过激光切割以及抛光控制样品尺寸为5 mm×5 mm×0.5 mm, 然后对样品进行表面氢化处理并研制了金刚石射频器件, 系统研究了氮含量对金刚石材料晶体质量和金刚石射频器件性能的影响。随着氮含量的增加, 虽然单晶金刚石生长速率有所增加, 但是其拉曼半峰全宽(FWHM)、XRD摇摆曲线半峰全宽也逐渐增加, 光致发光光谱中对应的NV缺陷逐渐增多, 晶体结晶质量逐渐变差, 不仅导致沟道载流子的迁移率出现退化, 而且也使金刚石射频器件出现了严重的电流崩塌和性能退化问题。通过降低氮浓度, 提升材料的结晶质量, 沟道载流子迁移率得到显著提升, 金刚石射频器件的电流崩塌得到有效抑制, 电流增益截止频率fT和功率增益截止频率fmax分别从17 GHz和22 GHz大幅度提升至32 GHz和53 GHz。
氮含量 微波等离子体化学气相沉积 晶体质量 氢终端金刚石 沟道载流子迁移率 电流崩塌 金刚石射频器件 频率特性 nitrogen content MPCVD crystalline quality hydrogen-terminal diamond channel carrier mobility current collapse diandimond RF transistor frequency performance
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所晶体材料 研究室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 安徽省先进激光技术实验室, 安徽 合肥 230037
采用熔体提拉法, 通过设计合理的晶体生长温场结构和优化生长气氛等, 有效抑制了镓挥发, 结合原料预处理及缩颈等工艺, 成功生长出了高质量的 直径 3 英寸 Gd3Ga5O12(GGG) 晶体。对其晶体结构、结晶质量、位错形貌及透过光谱等进行了详细研究。X 射线粉末衍射 (XRD) 表明该晶体为单相且晶格常数为 1.2379 nm; (111) 结晶面的 X 射线摇摆曲线 (XRC) 显示晶体具有较好的结晶质量; 原子力显微镜 (AFM) 测量晶体 (111) 抛光片的表面粗糙度约为 0.203 nm; 观察分析了晶体 (111) 结晶面的位错腐蚀坑, 位错密度为 28～85 个/cm2; 透过光谱显示晶体具有较宽的透光波段, 并拟合出了塞米尔方程系数。结果表明生长的三英寸 GGG 晶体可以作为磁光外延膜的衬底材料和激光基质, 并且较大的尺寸能够有效提高晶体使用的取材效率和一致性。
材料 3 英寸 GGG 晶体 磁光衬底 晶体质量 表面形貌 位错 透过谱 material 3 inches GGG crystal magneto-optical substrate crystalline quality surface topography dislocation transmission spectrum
1 长春理工大学, 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033
3 哈尔滨工业大学, 哈尔滨 150001
采用脉冲激光沉积方法在单晶MgO基片上外延生长了BaTiO3晶体薄膜.为改善薄膜的结晶质量和表面粗糙度, 研究并优化了生长工艺中生长温度和激光能量两个参量, 并对薄膜样片实行原位退火.找到了BaTiO3薄膜在优先方向上的结晶效果, 分析了结晶质量对生长温度的依赖关系和不同激光能量对结晶薄膜的表面粗糙度的影响.利用X射线衍射仪测定结晶效果与特性, 原子力显微镜表征BaTiO3薄膜的结晶表面形貌与粗糙度.测试结果表明, 在c轴取向生长BaTiO3薄膜, 在（001）和（002）方向上都出现强度很高的尖锐衍射峰, 具有较好的结晶质量和较小的表面粗糙度, 原子力显微镜测定出薄膜的表面粗糙度为0.563 nm.
光学薄膜 光谱分析 真空镀膜 光学特性 生长温度 激光能量 结晶质量 表面粗糙度 Optical film Spectral analysis Vacuum coating Optical character Growth temperature Laser energy Crystalline quality Surface roughness
1 常熟理工学院 江苏省新型功能材料重点建设实验室
2 物理与电子工程学院，江苏 常熟 215500
研究了化学气相沉积多晶膜的宏观性能(颜色和透光性)与微观性能(结晶质量、相纯度和氢杂质含量)之间的关系，喇曼谱与金刚石膜中氢杂质含量(红外光谱测得)的关联性.给出了根据颜色和透明度来区分样本膜质量的实验依据，颜色较深的膜的结晶质量差、相纯度低、氢杂质含量高，1 332 cm－1金刚石特征喇曼峰强度低，半峰宽大.由于多晶膜生长不均匀性、多晶以及粗糙度的影响，生长面的微喇曼光谱随采样点变化会产生较大的偏差，而光滑生长界面的喇曼光谱随采样点的变化偏差较小，因此生长界面的喇曼光谱更能反映化学气相沉积法制备金刚石膜的整体质量.
结晶质量 多晶金刚石膜 傅里叶变换红外光谱 微喇曼 微波等离子体化学气相沉积法 Crystalline quality Polycrystalline diamond films Fourier transform infrared spectroscopy Micro-Raman spectroscopy Chemical vapor deposition
