Author Affiliations
Abstract
1 MISiS University, Moscow 119049, Russia
2 Perfect Crystala LLC, St. Petersburg 194223, Russia
3 Tomsk State University, Tomsk 634050, Russia
A commercial epi-ready () β-Ga2O3 wafer was investigated upon diamond sawing into pieces measuring 2.5 × 3 mm2. The defect structure and crystallinity in the cut samples has been studied by X-ray diffraction and a selective wet etching technique. The density of defects was estimated from the average value of etch pits calculated, including near-edge regions, and was obtained close to 109 cm−2. Blocks with lattice orientation deviated by angles of 1−3 arcmin, as well as non-stoichiometric fractions with a relative strain about (1.0−1.5) × 10−4 in the [] direction, were found. Crystal perfection was shown to decrease significantly towards the cutting lines of the samples. To reduce the number of structural defects and increase the crystal perfection of the samples via increasing defect motion mobility, the thermal annealing was employed. Polygonization and formation of a mosaic structure coupled with dislocation wall appearance upon 3 h of annealing at 1100 °C was observed. The fractions characterized by non-stoichiometry phases and the block deviation disappeared. The annealing for 11 h improved the homogeneity and perfection in the crystals. The average density of the etch pits dropped down significantly to 8 × 106 cm−2.
gallium oxide epi-ready substrate etch pits crystal defect mosaic structure crystal perfection Journal of Semiconductors
2023, 44(12): 122801
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Nanotechnology and Microsystems Engineering, Perm State University, Perm 614990, Russia
2 Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Perm 614990, Russia
Density of dislocations in the near-surface layer was investigated in X-cut depending on thermal annealing in the temperature range of 400°C–600°C. A dynamic model of randomly distributed dislocations has been developed for by using X-ray diffraction. The experimental results showed that the dislocation density of the near-surface layer reached the minimum at the thermal annealing temperature of 500°C, with the analysis being performed when wet selective etching and X-ray diffraction methods were used. We concluded that homogenization annealing is an effective technique to improve the quality of photonic circuits based on . The results obtained are important for optical waveguides, -on-insulator-based micro-photonic devices, electro-optical modulators, sensors, etc.
lithium niobate etching pits near-surface layer density of dislocations annealing X-ray diffraction Chinese Optics Letters
2022, 20(6): 061601
南昌大学 国家硅基LED工程技术研究中心, 江西 南昌 330096
基于含有V坑结构的Si（111）衬底InGaN/GaN绿光LED, 我们在传统p-AlGaN电子阻挡层之后优化生长一层25 nm的低掺镁p-AlGaN插入层, 并获得明显的效率提升。在35 A/cm2的电流密度下, 主波长为520 nm的LED外量子效率和光功率分别达到43.6%和362.3 mW, 这是截至目前报道的最高记录。通过分析表明, 其潜在的物理机制归结于p-AlGaN插入层能够提高空穴从V坑注入的效率。本文提供了一种有效提升发光效率的方法, 尤其适合于含有V坑结构的InGaN/GaN LED。
绿光LED p-AlGaN插入层（IL） 外量子效率 V坑 空穴注入效率 green LEDs p-AlGaN interlayer (IL) external quantum efficiency V-shaped pits holes injection efficiency
1 南昌大学 国家硅基LED工程技术研究中心, 江西 南昌 330047
2 武汉大学 动力与机械学院, 湖北 武汉 430072
采用实验与理论模拟相结合的方法, 研究了氮化镓基绿光发光二极管(LED)中V坑对空穴电流分布的影响。首先, 实验获得了V坑面积占比不同的3种样品; 然后, 建立数值模型, 使得理论计算的外量子效率(EQE)及电压与实验测试的变化趋势相匹配, 从而确立了所用数值模型的可信性。计算结果显示: V坑改变了空穴电流的分布, 空穴电流密度在V坑处显著增加, 在平台处明显减小。进一步的分析表明: V坑面积占比在0~10%范围内, V坑空穴电流占比与V坑面积占比之间呈近线性增长(斜率为2.06), 但V坑空穴注入在整个空穴注入的过程中仍未占主导。
V坑 氮化镓 绿光LED 空穴电流分布 V-shaped pits GaN green LED hole current distribution
1 南通大学, 机械工程学院, 江苏 南通 226019
2 南京航空航天大学, 江苏省精密与微细制造技术重点实验室, 江苏 南京 210016
针对石油钻探井口机械在长期高频、高负载工况条件下重要受力部件牙板极易磨损的问题, 采用激光在牙板表面制备阵列凹坑, 以提高其耐磨损性能。利用波长1 064 nm、功率500 W的多功能脉冲激光加工机对牙板 42CrMo合金钢表面进行激光织构化处理, 制备出直径为800 μm, 间距分别为1.8、1.5、1.2 mm的阵列凹坑; 分别用金相显微镜和超景深三维显微镜观察试件表面二维和三维形貌; 利用MMH-5环块三体摩损试验机进行了摩擦实验, 通过摩擦前后的试件质量差和磨损区域表面厚度的变化, 比较了激光织构化处理前后表面的耐磨损效果, 分析了耐磨损的机理, 并研究了阵列凹坑不同间距对滑动摩擦耐磨性能的影响。结果表明, 在相同摩擦工况条件下, 阵列凹坑激光织构化表面比未织构表面耐磨损性能要好, 并且凹坑占有率越大, 磨损量越小, 间距为1.2 mm的织构化表面磨损量减少86.03% 。磨损机制主要为磨粒磨损。阵列凹坑结构化表面耐磨损性能提高的主要原因有: 一是激光相变硬化作用, 提高了试件表面硬度; 二是阵列凹坑织构表面在摩擦过程中对犁沟起到破坏作用, 从而减缓了磨粒磨损。
激光加工 织构化表面 阵列凹坑 耐磨损 laser processing textured surface array pits anti-wear
南昌大学 国家硅基LED工程技术研究中心, 江西 南昌 330047
使用MOCVD在图形化Si衬底上生长了含V形坑的InGaN/GaN蓝光LED。通过改变生长温度, 生长了禁带宽度稍大的载流子限制阱和禁带宽度稍小的发光阱, 研究了两类量子阱组合对含V形坑InGaN/GaN基蓝光LED效率衰减的影响。使用高分辨率X射线衍射仪和LED电致发光测试系统对LED外延结构和LED光电性能进行了表征。结果表明: 限制阱靠近n层、发光阱靠近p层的新型量子阱结构, 在室温75 A/cm2时的外量子效率相对于其最高点仅衰减12.7% , 明显优于其他量子阱结构的16.3%、16.0%、28.4%效率衰减, 且只有这种结构在低温时(T≤150 K)未出现内量子效率随电流增大而剧烈衰减的现象。结果表明, 合理的量子阱结构设计能够显著提高电子空穴在含V形坑量子阱中的有效交叠, 促进载流子在阱间交互, 提高载流子匹配度, 抑制电子泄漏, 从而减缓效率衰减、提升器件光电性能。
硅衬底 InGaN/GaN蓝光LED 效率衰减 V形坑 量子阱结构 Si substrate InGaN/GaN blue LED efficiency droop V-shaped pits quantum well structure
1 太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部和山西省重点实验室, 山西 太原 030024
2 太原理工大学 新材料工程技术研究中心, 山西 太原 030024
利用金属有机气相化学沉积(MOCVD)技术在蓝宝石图形衬底上生长GaN基蓝光LED, 并系统研究了不同中高温GaN插入层厚度对其光电性能的影响。利用芯片测试仪和原子力显微镜(AFM)表征了GaN基蓝光LED外延片的光电性能以及表面形貌。当中高温GaN插入层厚度从60 nm增加至100 nm时, V形坑尺寸从70～110 nm增加至110～150 nm。当注入电流为20 mA时, LED芯片的光功率从21.9 mW增加至24.1 mW; 当注入电流为120 mA时, LED芯片的光功率从72.4 mW增加至82.4 mW。对V形坑尺寸调控LED光电性能的相关物理机制进行了分析, 结果表明: 增大V形坑尺寸有利于增加空穴注入面积和注入效率, 进而提高LED器件的光功率。
氮化镓 V形坑 空穴注入效率 GaN LED LED V-pits hole injection efficiency
新余学院 新能源科学与工程学院, 江西省高等学校硅材料重点实验室, 江西 新余 338004
采用COMSOL Multiphysics 3.5a有限元分析软件中的RF模块对3种硅片绒面的陷阱坑形貌(轻度腐蚀、正常腐蚀和过度腐蚀)的光学性能进行了数值模拟.通过求解麦克斯韦方程组和材料本构方程, 获得了3种陷阱坑的表面电场z分量、表面磁场y分量和反射率的变化规律.结果表明：当波长为600 nm时, 轻度腐蚀陷阱坑的表面电场z分量和表面磁场y分量的数值最小, 反射率最高(约为35%)；正常腐蚀陷阱坑的表面电场z分量和表面磁场y分量其次, 反射率约为17％；过度腐蚀陷阱坑的表面电场z分量和表面磁场y分量的数值最大, 反射率最低(约为10％).通过实验和模拟结果对比可知, 模拟值和试验值的反射率变化趋势基本一致, 两者吻合较好, 可为实际生产和试验提供理论参考.
多晶硅 陷阱坑 形貌 陷光 数值模拟 Multicrystalline silicon Trap pits Trap light Numerical simulation
中国科学院 上海光学精密机械研究所, 上海 201800
为了研究高功率系统中高反膜的损伤机制, 对高功率系统中最常用的基频高反膜进行了损伤实验。利用台阶仪、扫描电镜、表面轮廓仪等手段, 对实验样品的典型损伤形貌进行了比较和分析。结果表明：保护膜的存在增强了样品的抗激光损伤能力;未加保护膜样品的典型破坏形貌是由材料热物特性差异导致的分层剥落损伤, 这类损伤在后续的脉冲辐照下会迅速发展;有保护膜样品的典型破坏形貌是中心带有μm量级小坑的等离子体烧蚀损伤区, 其主要是由缺陷受热力作用喷溅导致, 小坑附近膜面的凸起是这种力学作用的宏观体现, 这类损伤在后续的脉冲辐照中表现得相对比较稳定。保护膜的存在, 在一定程度上抑制了分层剥落这种灾难性损伤的出现, 改善了样品的损伤特性。
基频高反膜 损伤形貌 保护膜 分层剥落 等离子体烧蚀 小坑 fundamental frequency high reflectors damage morphology overlayers delamination plasma ablation pits 强激光与粒子束
2010, 22(12): 2860
