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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
  • B2. 半导体III-V族材料 A3. 金属有机化学气相沉积 B1. 氮化物 A1. 晶体结构 A1. 杂质
应用领域
  • 材料科学与工程
机构单位
  • National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)
  • Nagoya University
55 条数据
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  • 采用高速旋转单晶圆MOCVD设备生长InAlN势垒HEMTs的均匀性与重复性

    摘要： 我们采用最新研发的高速晶圆旋转单晶圆MOCVD设备，在8英寸或6英寸硅衬底上制备了以InAlN为势垒层的高电子迁移率晶体管结构。有研究报道指出，InAlN层中的镓杂质在某些情况下会导致III族金属组分控制出现严重问题，但使用该设备生长的样品呈现出界面陡峭且几乎不含镓杂质的InAlN层。同时报道显示该设备制备的器件结构具有优异的晶圆内均匀性、重复性以及晶圆间均匀性。本文结果表明该设备在实际器件生产中具有卓越性能。

    关键词： A3. 金属有机化学气相沉积，B1. 氮化物，B2. 半导体III-V族材料，B3. 高电子迁移率晶体管

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 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

  • 通过抑制残余界面电荷改善再生长AlGaN/GaN MOSFET的电学特性

    摘要： 本文研究了通过选择性区域再生长工艺制备的凹槽栅MOSFET中，再生长界面对于AlGaN/GaN异质结构电学特性的影响。当二维电子气（2DEG）靠近再生长界面时，再生长AlGaN/GaN结构上2DEG的电子迁移率出现下降。该再生长界面存在高载流子浓度和硅杂质，导致2DEG电子迁移率退化。通过在再生长前进行紫外（UV）处理，消除了再生长界面的非故意载流子产生。随后采用该UV处理工艺制备了再生长AlGaN/GaN MOSFET器件，该器件展现出良好的性能表现，如无迟滞或漏电的常关态工作特性。由此通过抑制再生长界面电荷，实现了AlGaN/GaN MOSFET电学特性的提升。

    关键词： B2. 半导体镓化合物 B3. 高电子迁移率晶体管 A1. 界面 A3. 金属有机化学气相沉积 B1. 氮化物

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 采用MOCVD生长的高性能长波InAs/GaSb超晶格探测器

    摘要： 我们展示了基于无铝单异质结的高性能长波红外InAs/GaSb超晶格(SL)光电探测器，该异质结通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长。器件结构采用中波InAs/GaSb SL p-n结(PN)与长波InAs/GaSb SL n型吸收区(n)组合的PNn设计以降低暗电流。此外，在像素隔离时仅刻蚀暴露中波材料，采用浅刻蚀技术抑制表面漏电流。在77K和-0.1V偏压下，器件呈现8.0μm的50%截止波长、2.4×10?? A/cm2的暗电流密度及2.1 A/W的峰值响应度。温度依赖的暗电流测量表明其扩散限制行为可维持至75K。估算的比探测率达7.3×1011 cm·Hz1?2/W，与分子束外延(MBE)生长的相似截止波长探测器相当。

    关键词： InAs/GaSb II型超晶格、金属有机化学气相沉积、异质结构、长波红外

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 镁掺杂ε-Ga2O3日盲光电探测器的制备与表征

    摘要： 本工作采用射频磁控溅射和金属有机化学气相沉积方法，在蓝宝石衬底上制备了镁掺杂ε-Ga2O3（镁离子掺杂浓度为3.38阳离子%）日盲光电探测器。结果表明：该镁掺杂ε-Ga2O3薄膜日盲光电探测器在254 nm紫外光（40 μW/cm2）照射、5 V偏压下，展现出1.68×102的光暗电流比、77.2 mA/W的响应度、2.85×1012 Jones的比探测率及37.8%的外量子效率，并具有不同偏压与光照强度驱动下的稳定光开关特性。所实现的镁掺杂ε-Ga2O3日盲光电探测器有望推动亚稳态Ga2O3光电器件的相关发展。

    关键词： 金属有机化学气相沉积、日盲、镁掺杂剂、磁控溅射、ε-氧化镓

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 光电子化学蚀刻InGaN量子点模板上InGaN量子点的可控生长

    摘要： 采用光电化学（PEC）刻蚀的InGaN量子点（QDs）模板，实现了对InGaN量子点的可控生长。通过金属有机化学气相沉积的自组装（SA）方法，在由平面GaN和PEC刻蚀InGaN QDs构成的模板上生长InGaN QDs以进行对比。InGaN QD模板是通过对平面GaN上的InGaN层进行量子尺寸控制的PEC刻蚀形成的，其产生的量子点半径具有统计平均值（μ）为17.3 nm、标准偏差（σ）为6.2 nm，密度为1.2 × 101? cm?2。PEC刻蚀的QDs上覆盖AlGaN中间层和GaN势垒层，以恢复平面表面形貌，便于后续进行QDs的SA生长。PEC QD模板通过PEC QDs附近的局域应变起到种子作用，从而改善SA QD生长的可控性。与平面GaN模板上生长的SA QDs（半径μ = 37.8 nm，σ = 17.8 nm）相比，PEC QD模板上SA生长的QDs更小且具有可控半径（μ = 21.7 nm，σ = 11.7 nm）。此外，PEC QD模板上SA QDs的点密度约为平面GaN模板（8.1 × 10? cm?2）的3倍，且更接近模板的底层密度。在两种模板上还生长了由4周期SA QDs和AlGaN/GaN中间层/势垒层组成的多量子点（MQDs）。与平面GaN上生长的MQDs相比，PEC QD模板上生长的MQDs在势垒层生长后能更好地保持平面化光滑表面，并在室温下展现出约3倍更强的光致发光（PL）强度。

    关键词： 金属有机化学气相沉积、氮化物、量子点、发光二极管、原子力显微镜、光电化学蚀刻

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过金属有机化学气相沉积法低温生长n<sup>++</sup>-GaN以实现蓝光发光二极管上的低电阻隧道结

    摘要： 我们报道了蓝光发光二极管（LED）上的低电阻率氮化镓隧道结（TJ）。通过金属有机化学气相沉积法直接在LED外延片上生长硅掺杂的n++-GaN层。采用低温生长（<800°C）以抑制p++-GaN顶表面氢对Mg的钝化作用，从而无需生长后Mg激活即可实现低电阻率TJ。通过在GaN TJ中插入5纳米厚的In0.15Ga0.85N中间层（IL），利用压电极化诱导的能带弯曲进一步改善了TJ性能。最后讨论了InGaN IL对蓝光LED内量子效率的影响。

    关键词： 金属有机化学气相沉积、氮化镓隧道结、蓝光发光二极管

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 具有晶格匹配AlIn(Ga)N背势垒的AlGaN/GaN异质结构生长

    摘要： 采用900?C温度成功生长了含AlIn(Ga)N背势垒的AlGaN/GaN异质结构。但该AlIn(Ga)N层的原子组分强烈依赖于生长压力，导致其晶格常数存在差异。在400托压力下生长的AlIn(Ga)N背势垒与GaN层基本实现晶格匹配。相比无背势垒的传统AlGaN/GaN异质结构，采用10纳米和15纳米厚AlIn(Ga)N背势垒的异质结构展现出更优异的二维电子气特性。基于15纳米厚AlIn(Ga)N背势垒异质结构制备的高电子迁移率晶体管(HEMT)，其关态漏电流低至~2×10?? A/mm量级，比无背势垒器件降低约一个数量级。AlIn(Ga)N背势垒有望成为传统AlGaN和InGaN背势垒的理想替代方案。

    关键词： HEMT（高电子迁移率晶体管），AlIn(Ga)N背势垒，AlGaN/GaN异质结构，MOCVD（金属有机化学气相沉积）

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过表面合金形成揭示金在二维二硫化钼生长中的作用

    摘要： 通过一系列对照实验确认了在金辅助化学气相沉积（CVD）二硫化钼过程中形成了钼-金表面合金。我们采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）系统在受控环境中进行二维二硫化钼生长。依次注入钼和硫前驱体时，在二氧化硅/硅基底上未生成任何二硫化钼，但在金基底上生长出原子级薄层二硫化钼，表明形成了合金相。对样品截面的透射电子显微镜观察证实该合金相仅存在于近表面区域。这些结果表明反应中间体为表面合金，且金在金辅助CVD中的作用是在近表面形成原子级薄的钼储备层。该机制与不涉及任何合金相形成的MOCVD有明显区别。

    关键词： 二硫化钼、表面合金、二维材料、化学气相沉积、金属有机化学气相沉积

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 在纳米腔图案化蓝宝石衬底上实现氮化镓的外延横向生长

    摘要： 采用金属有机化学气相沉积法，在纳米腔体图案化蓝宝石衬底（NCPSS）上研究了氮化镓的外延横向生长技术。该NCPSS通过在蓝宝石衬底制备六方非密排纳米腔体图案制成：先进行聚苯乙烯球涂覆并通过反应离子刻蚀实现尺寸缩减，再沉积氧化铝并进行热氧化处理。通过形成较大尺寸的氮化镓岛状结构，并增强其在多个纳米腔体图案区域的横向外延生长，最终实现了氮化镓在NCPSS上的融合生长。阴极荧光测量显示，使用NCPSS后位错密度（TDD）从2.4×10? cm?2显著降低至6.9×10? cm?2。透射电子显微镜观测到有助于降低氮化镓层位错密度的位错行为。拉曼光谱表明，由于嵌入式纳米腔体的存在，氮化镓层的压应力降低了21%。此外，NCPSS上氮化镓的漫反射率提升了54%~62%，这归因于纳米腔体有效光散射增加了光提取概率。

    关键词： A1. 纳米结构，B1. 氮化物，A2. 单晶生长，A3. 金属有机化学气相沉积，A3. 纳米尺度外延横向过生长

    更新于2025-09-23 15:21:01