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oe1(光电查) - 科学论文

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出版时间
  • 2019
研究主题
  • A3. 金属有机气相外延 B2. 半导体砷化镓 B3. 太阳能电池 A1. 晶体形貌
应用领域
  • 材料科学与工程
机构单位
  • The University of Tokyo
  • Taiyo Nippon Sanso Corporation
  • National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)
86 条数据
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  • 砷化镓纳米线生长与晶体结构的模拟

    摘要： 生长具有明确晶体结构的砷化镓（GaAs）纳米线是一项具有挑战性的任务，但对于未来器件的制造可能至关重要。在晶体相选择方面，理论与实验之间的关联有限，使得实验人员只能通过反复试验来实现所需的晶体结构。在本研究中，我们提出了一种建模方法来填补这一空白，该方法结合了经典成核理论、随机模拟以及通过籽晶粒子的质量传输。该模型的主要输入参数是生长物质的流量和工艺温度，这使得模拟具有与实验生长相同的灵活性。模型的输出结果也可以直接与实验观测量进行比较，例如纳米线整个长度上每层双层的晶体结构以及籽晶粒子的成分。因此，该模型能够直接从理论上探究观察到的实验趋势。在此，我们使用该模型模拟了不同砷流量的纳米线生长，其结果与实验趋势高度吻合。通过分析模拟数据，我们为这些实验结果找到了理论解释，为晶体结构如何受到可用生长实验参数的影响提供了新的见解。

    关键词： 纤锌矿，闪锌矿，砷化镓，纳米线，模拟

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 离子注入与毫秒级闪光灯退火制备GaAs浅结的形成与表征

    摘要： 随着纳米电子学对激进微缩化的需求增长，通过将高迁移率半导体（如III-V族化合物半导体）与互补金属氧化物半导体（CMOS）技术集成，可实现进一步发展。本研究展示了分别利用硫（S）和锌（Zn）离子注入在砷化镓（GaAs）中形成浅结n-p和p-n结，并采用毫秒级闪光灯退火（FLA）工艺。二次离子质谱（SIMS）测得的掺杂元素分布表明，FLA工艺能有效抑制掺杂剂扩散。同时，毫秒级退火足以使注入层再结晶并激活掺杂剂。通过电流-电压特性证实了p-n和n-p结的形成，在n型GaAs:Zn样品中反向/正向电流比可达1.7×10^7。

    关键词： 砷化镓、离子注入、浅结、闪光灯退火

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 双结砷化镓光电二极管中功率与光谱依赖的光子循环效应

    摘要： 光子循环效应可提升半导体材料的辐射效率，在高性能光电器件设计中具有重要作用。传统研究多聚焦于光子循环对光电二极管电压的影响。本文系统分析了微米级砷化镓（GaAs）双结光电二极管的响应特性：该器件中两个子电池的电流匹配条件由光子耦合决定。通过研究器件内的光动力学过程，我们揭示了材料的内量子效率；并利用器件内部光子分布规律发现，其光电流与光谱响应高度依赖于光照强度。理论分析表明，该器件在近红外和蓝紫光照射下分别呈现线性和超线性功率依赖特性。由于强光照条件下光子循环效应显著增强，这种存在严重电流失配的GaAs双结器件仍能实现宽带光响应（400-800nm波长范围外量子效率接近50%）。对该器件中光子过程的深入理解，将为高性能光电探测器与太阳能电池的设计提供新思路。

    关键词： 光伏技术、光电探测器、砷化镓、光子回收、多结

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 砷化氢(AsH3)的贡献：预流动和V/III比对异质外延生长GaAs/Ge的影响

    摘要： 我们报道了砷化氢(AsH3)对金属有机气相外延(MOVPE)生长的GaAs/Ge异质结构在形貌、结构、光学及晶体质量方面的影响。通过在锗衬底上预通AsH3，使砷原子作为首层原子附着于锗衬底表面。此外，还分析了在砷化锗衬底上生长的低温GaAs缓冲层的V/III比效应，该处理可减少外延层与锗衬底界面处的反相畴(APBs)。研究表明，即便采用错切锗衬底并通过两步生长法获得双原子台阶，AsH3预通时长与GaAs缓冲层V/III比的最优参数仍对反相畴效应具有决定性影响。数据显示：未进行AsH3预通时GaAs外延层表面粗糙度增加，而适当延长预通时间可使表面呈现光学平滑状态；但若预通时间过长，尽管表面形貌不变，生长过程中可能产生的空位会导致结构和晶体质量恶化。GaAs缓冲层的V/III比也呈现类似规律——当V/III比达到最优值时，高分辨率X射线衍射的半高宽显著降低且光致发光峰强度达到峰值。

    关键词： 锗，缓冲层，砷化氢，金属有机气相外延，砷化镓

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 自催化GaAs纳米线角度稳定性X射线衍射分析及其在太阳能光捕获与发光器件中的未来应用

    摘要： 半导体纳米线是一类在太阳能电池和发光器件应用中日益受到关注的新兴材料。实现可重复的加工条件对其未来大规模生产至关重要。本研究采用时间分辨原位微区X射线衍射（XRD）与扫描电子显微镜联用技术，探究了单个外延生长GaAs纳米线在分子束外延（MBE）加工条件下的稳定性。我们提出的微区XRD方法是一种无损表征技术，可在MBE加工条件下检测不同尺寸、晶向及结构的纳米对象。实验通过自催化MBE工艺在预图案化Si(111)衬底上生长纳米线。当在610°C条件下不供应源材料或仅供应砷源时，观察到纳米线晶面发生蒸发但未形成镓液滴。此外，原本垂直于衬底生长的纳米线会出现角度失稳现象——逐渐倾斜直至平躺在衬底表面。在倒伏前，微区XRD数据证实纳米线存在振动/弯曲行为。值得注意的是，当恢复包含镓砷双源的原始生长条件时，这种振动/弯曲现象被抑制且倾斜状态可逆转。本研究成果还为通过消除必然伴随纳米线生长的寄生生长物，实现自催化GaAs纳米线的定向工程化生长提供了新思路。

    关键词： 时间分辨、原位、机械稳定性、微X射线衍射、纳米线、退火、砷化镓

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • [IEEE 2018国际微波与毫米波技术会议（ICMMT）- 中国成都（2018年5月7日-2018年5月11日）] 2018年国际微波与毫米波技术会议（ICMMT）- 面向毫米波5G基站的宽带1dB噪声系数砷化镓低噪声放大器

    摘要： 一款面向毫米波5G基站应用的宽带低噪声放大器（LNA）采用0.1微米InGaAs pHEMT工艺制造，其噪声系数（NF）低于1分贝。该器件采用共源拓扑结构配合电感源极退化技术，实现噪声与输入阻抗的同步匹配。测试结果表明：在1V供电电压、13mW功耗条件下，该LNA在24GHz频点获得7.9dB增益及5GHz带宽的-1dB平坦度；在21-27GHz频段内噪声系数始终低于1.5dB，其中26GHz处达到最低值0.7dB。

    关键词： 毫米波、噪声系数、pHEMT、5G、低噪声放大器、砷化镓

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 偏置GaAs/AlAs非对称五量子阱超晶格的光学性质与载流子输运

    摘要： 研究了GaAs/AlAs非对称五量子阱超晶格（AQQW-SL）的光致发光（PL）特性和载流子输运行为。由于AQQW之间由极薄的AlAs势垒分隔，基于GaAs量子阱中Γ态与AlAs势垒中X态波函数的强耦合效应，可预期多种载流子输运现象。将20周期AQQW嵌入pin二极管的i层后，在740nm附近观测到基态Γ态与重空穴（hh）态间的PL信号；而在约6V电压下于665nm处出现另一PL分支。通过Γ态与X态波函数的数值计算表明：当电压达到6.1V时，电子会从厚AlAs势垒中的X态（X11）输运至第三量子阱的Γ态（Γ31）。因此665nm处的PL信号可归因于Γ31与hh11态的复合发光。

    关键词： 砷化镓/砷化铝，光致发光，非对称五量子阱，超晶格

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 利用Hg2Cl2纳米片与十六烷基硫醇联合钝化GaAs(001)表面

    摘要： III-V族半导体材料中的表面态会对其光学和电子性能产生不利影响，因此GaAs表面钝化技术长期以来备受关注。本研究展示了一种通过氯化汞(Hg?Cl?)与烷基硫醇两步协同处理显著降低GaAs(001)表面态的方法：首先将蚀刻后的晶圆浸入氯化汞溶液（无需还原剂），在GaAs表面均匀沉积约200纳米的Hg?Cl?纳米片；随后在Hg?Cl?-GaAs复合表面组装十六烷基硫醇(HDT)分子，通过电子转移过程降低表面态密度。值得注意的是，经此两步处理后光致发光(PL)信号显著增强，这可能源于作为表面态主要来源的As?O?和As?组分大幅减少甚至消失。汞物种的化学状态变化对实现表面钝化起关键作用。这种光子信号显著改善的复合GaAs材料为电子及光电器件制备开辟了新途径。

    关键词： 表面态，砷化镓（001），氯化汞二纳米片，光致发光增强，电钝化

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • GaAs/AlGaAs异质结中整数量子霍尔效应的高频击穿

    摘要： 整数霍尔效应是一种在约100赫兹以下频率被深入研究的现象。高频霍尔电导中的平台已在实验中被证实可保持至33吉赫兹，但更高频率下的行为大多仍未被探索。通过连续波太赫兹光谱技术，研究人员在69-1100吉赫兹范围内研究了砷化镓/铝镓砷异质结的复霍尔电导。当频率超过100吉赫兹时，量子平台会显著模糊化，并被电导实部中的微弱量子振荡所取代。这些振荡的振幅随频率升高而递减。接近1太赫兹时，霍尔电导未显示出任何与朗道能级填充相关的特征。虚部也观测到类似振荡现象——该效应在零频条件下并无对应表现。这一实验结果与现有高频量子霍尔效应的理论认知存在矛盾。

    关键词： 整数量子霍尔效应、砷化镓/铝镓砷异质结、太赫兹光谱学、高频霍尔电导率、量子振荡

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 能量依赖有效质量GaAs/Ga_xIn_{1-x}As与GaAs/Al_xGa_{1-x}As量子阱体系的光学特性：打靶法研究

    摘要： 本文通过紧致密度矩阵方法研究了能量依赖性有效质量对GaAs/GaxIn1?xAs和GaAs/AlxGa1?xAs量子阱系统光学特性的影响。我们采用简单的打靶法求解所得非线性薛定谔方程并给出算法。研究表明，能量依赖性有效质量效应对于量子阱较窄的系统更为重要。在能量依赖性有效质量假设下，吸收系数峰值高度随系统总长度L的增加而增大；而在恒定有效质量极限情况下，吸收系数峰值高度不受L变化的影响。对于GaAs/AlxGa1?xAs系统，在固定有效质量近似中，随着阱数增加，线性吸收系数振幅先增大后减小；在能量依赖性有效质量情况下则单调递减。阱数增加时，线性吸收系数峰值位置先发生蓝移后出现红移。GaAs/GaxIn1?xAs系统的情况更为复杂（文中详述），但其量子阱系统的吸收系数峰值高度大于GaAs/AlxGa1?xAs系统。

    关键词： 射击法，砷化镓/砷化镓铟1?x和砷化镓/铝化镓1?x量子阱，折射率变化，能量依赖的有效质量，吸收系数

    更新于2025-09-23 15:21:21