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单晶ZnO/AlN核壳纳米线用于紫外发光与双色紫外光探测
摘要： 核壳纳米结构能结合不同功能材料的优势，实现性能可调性并增强光学与光电性能。本研究通过磁控溅射技术在气相传输法生长的ZnO纳米线上包覆AlN层，简便制备出垂直排列的ZnO/AlN核壳纳米线。形貌与结构表征显示：直径约330 nm的单晶ZnO纳米线表面均匀包覆了厚度≈15 nm的单晶AlN壳层。该核壳结构使ZnO的紫外发射强度提升24倍，同时有效猝灭了深能级发射?；诖撕丝悄擅紫叩奶讲馄髟谧贤夤猓?25 nm）照射下，较纯ZnO纳米线器件展现出更高的光电响应度（从3.8×103提升至2.05×10? A·W?1）、更快的响应速度（从397 ms缩短至28 ms）及更高的I?????/I????比值（从453增至1.1×10?）。在真空紫外（193 nm）光照下，其I?????/I????比值为300，光电响应度达381 A·W?1。本文通过简便普适的技术解决了核壳结构制备难题，获得了具有高性能紫外发光与探测功能的完美晶体核壳结构。
关键词： 单晶核壳结构，氮化铝，氧化锌纳米线，紫外发射，双色紫外光电探测
更新于2025-09-23 15:23:52
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高功率脉冲磁控溅射制备氮化铝薄膜的最优靶材溅射模式
摘要： 低表面粗糙度、低残余应力且具有(002)择优取向的氮化铝(AlN)薄膜在微电子和光电器件中备受青睐。本文采用反应式高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)技术沉积AlN薄膜，研究了铝靶溅射模式及溅射功率对薄膜残余应力、晶体结构、表面粗糙度及形貌的影响。结果表明：当铝靶溅射模式从金属模式依次转变为过渡模式和化合物模式时，铝物种数量减少而离子-中性粒子比升高。与化合物模式相比，过渡模式下制备的AlN薄膜具有更低的表面粗糙度和残余应力。此外，在过渡模式下提高溅射功率可获得具有(002)择优取向且残余应力更低的AlN薄膜。要制备具有特定(002)择优取向、低表面粗糙度及残余应力的反应式HPPMS-AlN薄膜，采用高溅射功率的过渡模式靶材溅射为最优方案。
关键词： 氮化铝，微观结构，织构，高功率脉冲磁控溅射，溅射模式，溅射功率
更新于2025-09-23 15:23:52
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III族氮化物衬底上NbTiN薄膜临界温度的提高
摘要： 本文研究了采用III族氮化物半导体（氮化镓GaN、氮化铝AlN）作为衬底，通过反应磁控溅射沉积超薄（11纳米）氮化钛铌（NbTiN）超导薄膜的效果。所得NbTiN薄膜呈(111)晶向取向，完全弛豫且与衬底保持外延关系。在蓝宝石上生长AlN的衬底（与NbTiN晶格失配最?。┥匣竦昧俗罡吡俳绯嘉露龋═c=11.8K）。我们将这一改进归因于NbTiN粗糙度的降低，该现象与衬底晶格失配的弛豫相关。在蓝宝石上生长AlN的衬底上制备并测试了超导纳米线单光子探测器（SNSPDs），获得的外量子效率与理论计算值高度吻合。
关键词： 单光子探测器、超导体、氮化铌钛（NbTiN）、氮化铝（AlN）、氮化镓（GaN）
更新于2025-09-23 15:23:52
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采用等离子体辅助分子束外延（MBE）技术在硅衬底上制备的AlN/GaN和AlN/AlGaN/GaN薄膜的结构与光学特性
摘要： 本研究采用等离子体辅助分子束外延（MBE）技术在硅衬底上成功制备了氮化铝/氮化镓（AlN/GaN）和氮化铝/氮化铝镓/氮化镓（AlN/AlGaN/GaN）层状异质结构。分别使用高纯度镓（7N）和铝（6N5）生长GaN、AlN及AlGaN材料。通过原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）、光致发光光谱（PL）和拉曼光谱对制备的AlN/GaN与AlN/AlGaN/GaN异质结构的结构及光学特性进行了研究。AFM测量显示AlN/GaN和AlN/AlGaN/GaN异质结构的表面粗糙度均方根值分别为3.677纳米和10.333纳米。XRD数据表明样品具有典型的六方结构衍射图谱。拉曼光谱揭示两个样品中均存在全部四种拉曼活性振动模式。PL光谱数据显示未出现对应于AlN缺陷深能级的黄光发射，因此PL观测表明AlN/GaN和AlN/AlGaN/GaN薄膜具有良好的光学品质，在光电子学、光伏及射频应用等多个目标领域展现出应用前景。
关键词： 硅、薄膜、分子束外延、氮化铝、氮化镓、氮化铝镓
更新于2025-09-23 15:23:52
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采用中温层实现高质量AlN/蓝宝石模板的高速生长
摘要： 本工作在蓝宝石衬底上以2.9微米/小时的高生长速率制备出无裂纹、高结晶质量且原子级光滑的3.3微米厚氮化铝薄膜。双轴X射线摇摆曲线显示(0002)和(101?2)晶面半高宽分别为315和419角秒，对应总穿透位错密度为9.79×10^8 cm^-2。通过引入中温缓冲层有效抑制了裂纹并提升了结晶质量。研究发现，在适当温度下引入中温氮化铝层可显著降低螺位错与刃位错密度。结晶质量的改善归因于中温氮化铝层延缓了氮化铝岛状晶的合并过程，并提高了位错在该温度条件下湮灭的概率。该方法为制备适用于大规模工业生产的实用型厚氮化铝模板提供了可行途径。
关键词： 高增长率，金属有机化学气相沉积，无裂纹，中温层，氮化铝
更新于2025-09-23 15:22:29
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脉冲激光沉积法制备的氮化铝纳米薄膜特性研究
摘要： 本文采用脉冲激光沉积（PLD）法制备了氮化铝（AlN）纳米薄膜。通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对纳米薄膜的微观结构和晶粒尺寸进行了表征。结果表明：激光能量密度、环境气压和衬底温度等PLD工艺参数会显著影响纳米薄膜的厚度、形貌及晶粒尺寸——随着激光能量密度、环境气压和衬底温度的升高，纳米薄膜表面粗糙度增大且晶粒尺寸增加。此外，薄膜中存在择优取向生长现象。
关键词： 微结构、脉冲激光沉积（PLD）、氮化铝、晶粒尺寸、纳米薄膜
更新于2025-09-23 15:22:29
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823 mA/mm的漏极电流密度和945 MW/cm2的Baliga优值，采用新型PEALD-AlN/LPCVD-Si3N4双栅介质的增强型GaN MISFETs
摘要： 在这封信中，我们展示了一种用于增强型GaN MISFET的新型PEALD-AlN/LPCVD-Si3N4双栅介质结构，其栅极凹槽采用以GaN帽层作为掩模的自终止刻蚀技术制备。通过使用LPCVD-Si3N4与PEALD-AlN双栅介质层，器件展现出优质栅介质和良好的GaN沟道界面，在高栅压下实现了高达18V的宽栅摆幅及137 cm2/V·s的高沟道有效迁移率。由此制备的器件具有823 mA/mm的最大漏极电流密度、2.6V阈值电压、7.4 Ω·mm导通电阻及10?开关比（栅漏间距2μm）。同时，在10μm栅漏间距下实现了1290V的高耐压值，对应比导通电阻低至1.76 mΩ·cm2，从而获得945 MW/cm2的高Baliga优值。
关键词： 自终止蚀刻、增强型GaN MISFET、等离子体增强原子层沉积(PEALD)氮化铝、低压化学气相沉积(LPCVD)氮化硅
更新于2025-09-23 15:21:21
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氮化镓晶体的进展及其应用
摘要： 本期特刊探讨了氮化镓(GaN)基晶体在纳米电子学和光电子学两大领域的潜在应用。内容聚焦于GaN基薄膜与纳米结构的制备与表征，共收录六篇论文，展示了GaN相关技术在高效可持续电子及光电器件领域的最新进展——包括AlN层在高性能AlGaN/GaN异质结构中对先进高迁移率电子应用的作用，以及基于GaN的纳米棒高效发光二极管在光电子应用中的模拟研究。通过这些成果，读者可以了解先进GaN基纳米结构晶体在纳米电子和光电器件制造方面的前沿知识与实践经验。
关键词： MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）、AlN（氮化铝）、InN（氮化铟）、InGaN（氮化铟镓）、AlGaN（氮化铝镓）、LED（发光二极管）、GaN（氮化镓）
更新于2025-09-23 15:21:21
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采用氮化铝作为槽区材料的狭缝波导性能分析
摘要： 实现高效光子槽波导的主要障碍在于其相对较高的传输损耗。本研究通过在槽区引入氮化铝（AlN），展示了一种基于绝缘体上硅的具有超低传输损耗的槽波导。通过将槽间距从20纳米至240纳米变化、臂宽从160纳米至340纳米调整，对该槽波导进行了性能分析。与近期报道的不同槽波导研究成果相比，采用120纳米槽间距和240纳米臂宽的氮化铝基槽波导预测可获得约0.7分贝/厘米的较低传输损耗。仿真结果表明：当低折射率区域（槽区）夹在两个高折射率（硅）区域之间时，氮化铝的存在会导致准TE模式电场在高折射率区域间产生不连续性，从而使光在槽区实现高度约束并保持较小传输损耗。此外还发现该槽波导具有显著的优良传输长度和低色散特性。此类分析可拓展应用于耦合器、传感器、开关等各类光学器件/系统的开发。
关键词： 传播损耗，氮化铝，槽波导，有效折射率（ERI），色散
更新于2025-09-23 15:21:01
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石墨烯辅助分子束外延生长氮化铝用于氮化铝镓深紫外发光二极管
摘要： 我们报道了采用等离子体辅助分子束外延技术在石墨烯上直接实现高质量单晶氮化铝的范德华外延生长，以及氮化铝镓隧道结深紫外发光二极管的制备。研究发现衬底/模板对石墨烯下方初始氮化铝成核过程起关键调控作用。原位反射高能电子衍射与详细的扫描透射电子显微镜研究表明，氮化铝外延层与下方模板存在外延匹配关系。进一步研究证实，氮化铝在石墨烯上生长时与下方模板形成大规模平行外延关系，这源于氮化铝表面强静电势驱动。通过展示工作波长260纳米、未封装器件最大外量子效率达4%的氮化铝镓深紫外发光二极管，进一步验证了范德华外延生长高质量氮化铝的可行性。本研究为超宽带隙半导体的范德华外延提供了可行路径，为此前难以实现的高性能深紫外光子与光电器件开辟了新途径。
关键词： 氮化铝镓（AlGaN）、氮化铝（AlN）、分子束外延（MBE）、深紫外（DUV）、发光二极管（LEDs）、范德华外延（VdWE）
更新于2025-09-23 15:21:01