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oe1(光电查) - 科学论文

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出版时间
  • 2019
  • 2018
研究主题
  • A3. 金属有机气相外延 B2. 半导体III-V族材料 A1. 晶体形貌 B1. 氮化物
  • 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
  • A3. 金属有机气相外延 B2. 半导体III-V族材料 A1. 纳米结构 B2. 半导体磷化铟
应用领域
  • 材料科学与工程
  • 纳米材料与技术
  • 光电信息材料与器件
机构单位
  • Nagoya University
  • The University of Tokyo
  • Sophia University
  • Taiyo Nippon Sanso Corporation
  • National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)
28 条数据
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  • 用于光伏应用的高通量金属有机气相外延（MOVPE）及砷化镓（GaAs）生长速率的加速

    摘要： 我们展示了金属有机气相外延（MOVPE）技术在太阳能电池用砷化镓（GaAs）超高速生长方面的可行性。生长速率提升至120微米/小时，且与三甲基镓（TMGa）供给量呈近似线性关系。以90微米/小时速率生长的GaAs，其厚度均匀性与掺杂载流子浓度与传统低速生长工艺相当。为降低材料成本，我们研究了降低V/III族气体供给比的可能性。在90微米/小时加速生长速率下，采用不同V/III比生长非掺杂GaAs晶圆。当V/III比从40降至5时，GaAs生长速率提高了20%。低温光致发光（PL）测试显示光谱无明显变化，表明材料质量未受显著影响。V/III比在10-40范围内时光电转换效率基本持平，但最低V/III比（5）时效率下降。采用不同生长条件制备的GaAs光伏电池表明：90微米/小时生长速率的电池性能与既往研究结果相当。

    关键词： 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

    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

  • 通过过饱和法对GaN衬底上InGaN的形貌研究

    摘要： 通过原子力显微镜研究了采用金属有机气相外延（MOVPE）法在c面GaN衬底上生长的薄层InGaN的形貌特征。观察到三种不同形貌：台阶状表面、大型平坦二维（2D）岛状结构以及小型高耸三维（3D）点状结构。较低的生长温度和较高的生长速率（即增加蒸汽过饱和度）会使InGaN形貌从台阶状转变为二维岛状，进而当超过三维点状结构的临界厚度时转变为三维点状。增大GaN衬底的斜切角会通过降低各台阶表面的过饱和度，使形貌从二维岛状转变为台阶状。在相同InN摩尔分数下，具有台阶状形貌的InGaN层具有最高的内量子效率。与生长在GaN/蓝宝石模板上的InGaN相比，生长在GaN衬底上的InGaN更容易形成台阶状形貌。

    关键词： A3. 金属有机气相外延 B2. 半导体III-V族材料 A1. 晶体形貌 B1. 氮化物

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 利用高分辨率X射线衍射研究MOVPE生长的自发AlxGa1-xAs/GaAs(100)超晶格结构中的界面混合与互扩散特性

    摘要： 已对自然生长的超纳米级超晶格结构中的热扩散特性进行了研究。由于物理分辨率限制缺乏合适的直接实验工具，本研究通过结合X射线摇摆曲线模拟与扩散方程的理论分析，揭示了自发生长AlGaAs/AlGaAs超晶格结构界面间的扩散特性。所提出的模拟方法融合了虚拟互扩散代码与X射线衍射代码。通过卫星峰积分强度的衰减率，我们获得了不同温度下实际扩散系数随时间的变化规律，并发现界面扩散系数随时间呈现高度非线性特征。采用单步最大铝组分参数时，卫星峰衰减方程能有效拟合实验数据。在500℃至700℃研究温区内，测得铝扩散的前指数因子为0.17-0.25 cm2/s、激活焓为0.5-0.6 eV；镓扩散对应值为0.01-0.11 cm2/s和3.45-3.5 eV。500℃至625℃区间互扩散率随温度升高而增大，但更高温度时因两层间组分对比度显著降低导致扩散率下降。

    关键词： 金属有机气相外延、互扩散、高温X射线衍射、AlxGa1-xAs、自发超晶格

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 利用AlGaN中间层对Si衬底上生长的GaN进行应变控制

    摘要： 为抑制硅衬底上氮化镓的外延翘曲与裂纹产生，我们从理论与实验两方面研究了AlGaN中间层的铝含量及厚度对上方氮化镓层压应力的影响。模拟显示AlGaN会在临界厚度以上逐渐弛豫，因此可将AlGaN顶表面的弛豫比率定义为铝含量与厚度的函数。过高的铝含量或过厚的AlGaN中间层会导致上层氮化镓层产生过大初始应力，这会因穿透位错的形成使氮化镓层在生长过程中快速且持续弛豫（即应力递减）。反之，低铝含量或薄AlGaN中间层仅能维持氮化镓层较小但恒定的应力。因此存在理想的AlGaN表面弛豫比率可使氮化镓层获得最大恒定压应力。实验测得的AlGaN中间层弛豫比率远小于模拟计算值。虽然氮化镓层实测压应力低于预期，但在具有近似理想弛豫比率的AlGaN中间层上生长时，其应力衰减速率较小。

    关键词： 计算机模拟、表征、金属有机气相外延、应力、生长模型、氮化物

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [IEEE 2019器件研究会议(DRC) - 美国密歇根州安娜堡(2019.6.23-2019.6.26)] 2019年器件研究会议(DRC) - 基于MOVPE-MoS?的高响应度柔性光电探测器

    摘要： 我们展示了基于金属有机气相外延法（MOVPE）生长的二硫化钼（MoS2）的柔性光电探测器。这些光电器件具有高达83分贝的宽动态范围，且在低偏压下可实现高达550安培/瓦的高响应度，这种可扩展的制备方案使其成为医疗领域未来光学传感器的理想选择——该领域对柔性电子器件有着强烈需求。晶圆级规模的MOVPE-MoS2材料对于制备高电流开关比（达六个数量级）的MoS2场效应晶体管也具有重要意义，结合标准接触式光刻技术可制造大规模柔性集成电路。

    关键词： 二维材料、二硫化钼、金属有机气相外延、光电探测器、柔性电子学

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 缓冲层结构对GaP衬底上生长GaAs外延层结构特性的影响

    摘要： 通过采用由GaAsP和InGaAs基三元化合物半导体构成的多种缓冲层结构，在偏离(100)晶面2°的GaP衬底上生长了厚度为3微米的GaAs外延层。为验证效果，我们调整了缓冲层结构的层厚、界面晶格失配度及层数，并在部分缓冲层中引入超晶格结构。通过改变砷磷比和铟镓比来调控各层晶格常数。利用X射线衍射、光致发光和蚀坑密度观测对生长GaAs层的晶体特性进行表征。通过引入一个与缓冲层结构中各层厚度及界面晶格失配相关的参数，分析了缓冲层结构对GaAs层结晶特性的影响。结果表明：当缓冲层结构中层厚较小且晶格失配较大时，GaAs层虽相对弛豫但含有更多位错；而当层厚较大且晶格失配较小时，GaAs层位错较少但晶格结构变形较显著。该参数对建立缓冲层结构设计原则具有重要指导意义。

    关键词： A3. 异质外延生长，B2. 半导体III-V族材料，B3. 太阳能电池，A3. 金属有机气相外延

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 用于光电子应用的大规模MoS?/WS?、WS?/MoS?、WS?/石墨烯和MoS?/石墨烯二维-二维异质结构的金属有机气相外延生长

    摘要： 大多数关于二维材料（光）电子器件的研究都依赖于嵌入传统三维半导体、电介质和金属中的单原子层。然而，通过不同二维材料的异质结构，可以降低缺陷密度、优化载流子或激子传输过程并提高稳定性，从而定制二维组件的性能。这为新型器件设计提供了额外且独特的自由度。二维层近乎无限的潜在组合方式催生了许多引人入胜的应用。与机械堆叠不同，金属有机气相外延（MOVPE）技术有望实现具有洁净锐利界面、大面积高度均匀的二维层堆叠。本文展示了在2英寸蓝宝石（0001）衬底上直接连续生长MoS?/WS?和WS?/MoS?异质结构的MOVPE工艺，首次报道了仅采用MOVPE技术制备大面积MoS?/石墨烯和WS?/石墨烯异质结构，并分析了生长时间对WS?在石墨烯上成核的影响。

    关键词： 金属有机气相外延、二硫化钨、二硫化钼、异质结构、二维材料、石墨烯、光电子应用

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • GaN/InGaN多量子壳层LED上n型GaN盖层的金属有机气相外延生长

    摘要： 通过隧道结（TJ）研究了n型GaN盖层在多量子壳（MQSs）和纳米线上的嵌入式生长，以改善电流向MQSs m平面的注入。系统研究了n-GaN盖层的不同生长条件，以抑制Mg扩散和空洞形成——这是该结构中的严重问题。在900°C及以上的高温下，半极性r平面上的生长速率降低，由于Ga原子从r平面扩散到m平面，纳米线底部形成了大空洞。当生长温度降至800°C时，m平面和r平面上的生长速率均增加，空洞尺寸减小。同时，由于800°C的低温生长，Mg扩散也消失了。研究发现，在低温下采用极低的V/III比（20）进行生长可提高m平面上的横向生长速率，当MQS高度为700 nm或更低时，空洞形成完全被抑制。

    关键词： B1. 氮化物，A1. 纳米结构，B3. 激光二极管，A3. 金属有机气相外延

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [IEEE 2019 FISE-IEEE/CIGRE会议 - 能源转型实践（FISE/CIGRE） - 哥伦比亚麦德林（2019.12.4-2019.12.6）] 2019 FISE-IEEE/CIGRE会议 - 能源转型实践（FISE/CIGRE） - 通过公用事业级光伏与储能实现碳减排：杜克能源进步公司/卡罗莱纳州案例研究

    摘要： 通过金属有机气相外延法，在单晶、镁掺杂的半绝缘(100)β-Ga2O3衬底上生长了锡掺杂的(100)β-Ga2O3外延层。制备并表征了具有2微米栅长(LG)、3.4微米源漏间距(LSD)和0.6微米栅漏间距(LGD)的氧化镓基金属氧化物半导体场效应晶体管。器件在关态下可承受230V的栅漏电压，其栅漏电场强度达到3.8MV/cm，这是所有晶体管中报道的最高值，超过了体相氮化镓和碳化硅的理论极限?；诓季帧⒐ひ蘸筒牧嫌呕?，对未来迭代产品的性能提升进行了预测。

    关键词： 金属有机气相外延（MOVPE）、β-氧化镓（β-Ga2O3）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFETs）、功率半导体器件

    更新于2025-09-23 15:19:57