物理学院“萃英”研究生学术沙龙第二十七期

“萃英”研究生学术沙龙第二十七期于2008年12月12日在物理楼中212成功举办。本次报告的主讲人是来自我院宽禁带半导体研究中心的桑立雯同学。桑立雯同学是2007年硕转博，师从张国义老师，科研表现出色，研究过程中发表文章7篇, 第一作者文章4篇。会议接收的文章或摘要6篇, 参与申请专利4项(发明人前二)。

桑立雯博士的研究方向是宽禁带半导体，主要研究深紫外材料和器件的MOCVD生长和特性表征。本期沙龙她给我们带来了一场题为《深紫外探测器和发光管的MOCVD生长和特性研究》的精彩报告。报告首先对半导体材料的使用进行了历史回顾；接着对材料的生长，表征和分析进行了详细阐述；最后具体说明了深紫外探测器和发光管制备。

报告结束后，她认真回答了同学的提问，并且总结出了自己的科研心得：

1. 从事实验研究的同学最好尽早进入实验室熟悉仪器操作,提高动手能力。

2. 好的想法往往在开始做实验之后才会产生。

3. 文献调研是非常重要的。

4. 多和老师交流, 多和不同研究方向的同学交流, 将会有很大启发。

"萃英"研究生学术沙龙第二十七期资料

主 讲 人：桑立雯导师张国义研究方向：宽禁带半导体，主要研究深紫外材料和器件的MOCVD生长和特性表征报告题目：深紫外探测器和发光管的MOCVD生长和特性研究沙龙时间：2008年12月12日（周五）下午2：00-4：00沙龙地点：物理大楼中212报告人简历：2001.9-2005.7 武汉大学物理科学与技术学院

2005.9-至今 北京大学物理学院发表文章：

1. L. W. Sang, Z. X. Qin, H. Fang, T. Dai, Z. J. Yang, B. Shen, and G. Y. Zhang, X. P. Zhang, J. Xu, and D. P. Yu, Reduction of threading dislocation densities in AlN epilayer by introducing a pulsed atomic-layer epitaxial buffer layer, APPLIED PHYSICS LETTERS, 93,122104 (2008) , also selected by Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology, October 6, 2008 issue. (IF: 3.596)

2. L. W. Sang, Z. X. Qin, H. Fang, X. R. Zhou, Z. J. Yang, B. Shen, and G. Y. Zhang, Study on Threading Dislocations Blocking Mechanism of GaN/AlxGa1-xN Superlattices, APPLIED PHYSICS LETTERS 92, 192112 (2008) (IF: 3.596)

3. L.W.Sang, Z.X.Qin,L.B.Cen,Z.Z.Chen,Z.J.Yang, B.Shen, G.Y.Zhang, Barrier enhancement effect of postannealing in oxygen ambient on Ni /AlGaN Schottky photodetectors, Chinese Physics Letters, 21(2007)2938 (IF: 0.812)

4. Sang Li-wen, Qin Zhi-xin, Cen Long-bin, Shen Bo, Zhang Guo-yi,Cheng Cai-jing, Zhao Hong-yan, Lu Zhen-xiong, Sun Wei-guo,Li Shu-ping, Kang Jun-yong, AlGaN-Based Solar-Blind Schottky Photodetectors Fabricated on AlN/Sapphire Template, Chinese Physics Letters, 25 (2008) 258 (IF: 0.812)

5. C. J. Cheng, J. J. Si, X. F. Zhang, J. X. Ding, Z. X. Lu, and W. G. Sun, L. W. Sang, Z. X Qin, and G. Y. Zhang, Capacitance characteristics of back-illuminated Al0.42Ga0.58N/Al0.4Ga0.6N heterojunction p-i-n solar-blind UV photodiode, APPLIED PHYSICS LETTERS, 91,253510(2007) (IF: 3.596)

6. C. J. Cheng, X. F. Zhang, Z. X. Lu, J. X. Ding, L. Zhang, L. Zhao, J. J. Si,W. G. Sun, L. W. Sang, Z. X. Qin, and G. Y. Zhang, Temperature dependence on current-voltage characteristics of Ni/Au-Al0.45Ga0.55N Schottky photodiode, APPLIED PHYSICS LETTERS, 92,103505 (2008) (IF: 3.596)

7. H. Fang, Z. J. Yang, Y. Wang, T. Dai, L. W. Sang, L. B. Zhao, T. J. Yu, and G. Y. Zhang, Analysis of mass transport mechanism in InGaN epitaxy on ridge shaped selective area growth GaN by metal organic chemical vapor deposition, JOURNAL OF APPILED PHYSICS, 103, 014908 (2008) (IF: 2.171)

会议接受文章：

1. L. W. Sang, Z. X. Qin, H. Fang, T. Dai, Z. J. Yang, B. Shen, and G. Y. Zhang, “Reduction of threading dislocation densities in AlN epilayer by introducing a pulsed atomic-layer epitaxial buffer layer”, 被The International Workshop on Nitride semiconductors (IWN2008) 接收, 2008

2. L. W. Sang, Z. X. Qin, Z. J. Yang, B. Shen, G. Y. Zhang, “MOVPE growth and electrical studies of p-AlGaN Used in deep ultraviolet light emitting diodes” 被14th International Conference of Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE)接收, 2008

3. L. W. Sang, Z. X. Qin, Y. Wang, Z. J. Yang, B. Shen, G. Y. Zhang, “Optical Investigation of GaN/AlxGa1-xN quantum wells with Various Widths” 被The 15th International Conference on Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter (ICL08)接收, 2008

4. 桑立雯, 秦志新,方浩, 杨志坚, 沈波, 张国义,“GaN/AlGaN 超晶格过渡层对生长在GaN模板层上的AlGaN 位错密度的影响”, 被第十六届全国半导体物理学术会议接受, 2007.9

5. 桑立雯,岑龙斌,陈志忠,杨志坚,秦志新,张国义,“氧化对Ni/n-AlGaN透明电极肖特基接触的影响”, 被第十四届全国化合物半导体学术会议接受, 2006.11

6. 桑立雯, 秦志新，方浩，代涛，杨志坚，沈波，张国义,” 脉冲缓冲层对蓝宝石衬底上生长的AlN位错密度的影响”,被第十五届全国化合物半导体微波器件和光电器件学术会议接收, 2008.11

参与申请专利：

1. 桑立雯, 杨志坚, 秦志新, 方浩, 于彤军, 张国义,”一种AlN缓冲层的生长方法”, 中国专利申请号: 200810106413.2

2. 张国义, 桑立雯, 秦志新, 杨志坚, 于彤军, 方浩, “一种生长AlN或AlGaN薄膜的方法”, 中国专利申请号: 200810114598.1

3. 秦志新, 桑立雯, 杨志坚, 方浩, 于彤军, 张国义, “一种深紫外发光二极管及其制备方法”, 中国专利申请号: 200810114597.7

4. 张国义 桑立雯 秦志新 张延召 杨志坚 于彤军 方浩, “一种生长p型AlGaN的方法”, 中国专利申请号: 200810224573.7

报告摘要：III族氮化物半导体AlxGa1-xN材料因为其带隙可以从3.42eV到6.2eV之间连续可调, 可以广泛应用在短波长深紫外(UV)发光, 探测以及白光照明LEDs中.太阳光盲深紫外探测器可有效探测到尾焰或羽烟中释放出大量紫外辐射的飞行目标，为导弹，战机的探测提供了一种极其有效的手段。发光波长在200-330nm之间UVLEDs在高密度光学数据存储, 水和空气净化与杀菌等领域有很大的应用前景.高质量的AlN及AlxGa1-xN材料是深紫外探测器以及LEDs中的关键材料. 和GaN相比, 在蓝宝石衬底上异质外延高Al组分单晶对生长条件的要求更为苛刻. 因为Al原子比Ga原子的粘附系数大, 表面迁移较低, AlN的横向生长速率低, 准二维层状生长模式很难形成, 很难得到光滑的表面. 通常可以通过提高生长温度来增加原子表面迁移, 但要求AlN薄膜的生长温度要高于1400℃. 这对于普通的MOCVD设备来说很难达到. 而且, 铝源和氮源之间存在强烈的预反应, 预反应形成的固体加成物会沉积在样品生长表面而不能充分分解, 导致外延层中杂质掺入, 形成多晶生长. 这些原因使得AlN或AlGaN外延层的表面粗糙并且存在高达10¹⁰cm^-2的位错密度。

本次报告主要介绍主讲人在AlN, AlGaN材料生长中取得的研究结果. 发展了脉冲原子层外延的生长方法, 首次将其应用在缓冲层的生长中, 提高了材料质量. 采用插入层技术进一步降低外延层的位错密度, 最终得到了器件质量的外延薄膜. 提出了在含TMI气氛下进行p型掺杂, 通过对深紫外探测器结构及生长条件的优化, 制备出截止波长小于280 nm的太阳光盲深紫外探测器, 其部分技术指标在国内处于领先地位. 同时, 该课题组首次生长和制备出电致发光波长为262 nm的深紫外LED, 这也是目前国内已报道的最短波长的LED。

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