蓝绿光半导体光电子器件的研究与发展现状
新型半导体光电子器件的集成与封装技术研究
新型半导体光电子器件的集成与封装技术研究随着现代科技的发展，半导体光电子器件在光通信、计算机、医疗、能源等领域扮演着重要角色。
为了提高半导体光电子器件的性能和集成度，研究人员们不断探索新型的集成与封装技术。
本文将重点探讨这些技术的最新研究进展。
一、背景随着信息技术与光学技术的快速发展，传统的电子器件已经无法满足市场对于高速传输和大容量存储的需求。
半导体光电子器件由于其光电转换效率高、带宽大以及体积小的特点，成为了未来的发展方向。
然而，单独的半导体光电子器件无法充分发挥其潜力，因此研究人员们开始探索新型的集成与封装技术。
二、集成技术的研究进展1. 混合集成技术混合集成技术将不同材料的光电子器件集成在一起，以实现更高的性能。
常见的混合集成技术包括通过微纳加工将器件聚合到一块衬底上，或者使用分离的光电子器件通过光波导进行数据传输。
此外，研究人员还通过材料和工艺的优化，提高不同材料的互补性，进一步提高了集成技术的效果。
2. 基于硅光子技术的集成硅光子技术是近年来较为热门的研究方向之一。
通过在硅基底上进行材料堆叠、控制光的传输和调控，研究人员成功实现了在硅上集成多个光电子器件的目标。
硅光子技术的发展为半导体光电子器件的集成与封装提供了新的思路和方法。
三、封装技术的研究进展1. 波导封装技术波导封装技术是一种将光学器件与光纤连接的封装方法。
通过在器件上制作波导结构，将光信号从光学器件导出并与光纤连接。
在波导封装技术的研究中，研究人员不断优化波导的制作工艺、材料选择以及耦合效率的提高，以提高封装的稳定性和性能。
2. 端面封装技术端面封装技术是一种将光学器件与外界相连的封装方法。
通过将光学器件的端面与光纤进行直接连接，实现光信号的输入和输出。
在端面封装技术的研究中，研究人员致力于提高连接的精度和稳定性，降低插入损耗，从而提高器件的性能和可靠性。
四、封装材料的研究进展1. 光学封装材料光学封装材料在集成与封装技术中起着重要的作用。
蓝绿光芯片
蓝绿光芯片蓝绿光芯片，也被称为磷光粉芯片，是一种新型的发光器件。
它可以发出蓝光和绿光，并可以根据需要调节发光颜色和亮度。
蓝绿光芯片在现代电子产品中得到了广泛的应用，例如液晶显示屏、LED照明等领域。
蓝绿光芯片的工作原理是通过光电效应将电能转换为光能。
在芯片的结构中，磷光粉被注入到半导体材料中，当电流通过芯片时，磷光粉会发光。
而蓝绿光芯片之所以能够发出蓝光和绿光，是因为磷光粉在受到激发的情况下可以发出不同波长的光。
蓝绿光芯片的最大亮点是其高效能的特性。
相比传统的光源，蓝绿光芯片能够提供更亮的光度，同时也具有更快的开关速度。
这使得它在液晶显示屏中得到了广泛的应用，可以提供更清晰、更鲜艳的显示效果。
此外，在LED照明领域中，蓝绿光芯片也能够提供更节能且持久的照明效果。
与此同时，蓝绿光芯片还有着较长的寿命和较低的能耗。
传统的荧光管和白炽灯在使用过程中容易产生热量，而蓝绿光芯片由于其高效能的特点，能够在较低的电能消耗下提供相同的亮度。
因此，蓝绿光芯片具有较长的寿命和较低的能源消耗，更加环保。
除了以上的优点，蓝绿光芯片还有着较高的稳定性和可靠性。
它能够适应较宽的温度范围和电压变化，不易受外界环境的干扰。
这使得蓝绿光芯片在各种复杂的工作环境中都能够正常工作，极大地提高了电子产品的可靠性和稳定性。
然而，蓝绿光芯片也存在一些挑战和问题。
首先，由于蓝绿光芯片的制造技术较为复杂，导致其成本较高。
这使得在大规模生产中成本较高，进一步限制了其应用范围。
其次，蓝绿光芯片在长时间使用过程中可能会出现光衰和色差等问题。
这对于一些要求高色彩还原度的领域来说可能会造成一定的影响。
总的来说，蓝绿光芯片作为一种新型的发光器件，具有高亮度、高效能、低能耗、稳定性和可靠性等优点。
它在现代电子产品中的广泛应用正逐渐改变我们的生活方式，并为我们带来更加清晰、节能和环保的显示和照明体验。
随着技术的不断进步，相信蓝绿光芯片必将迎来更加广阔的发展前景。
光电子技术的发展现状及应用探讨分析
光电子技术的发展现状及应用探讨分析摘要：随着我国科技水平的不断提高，光电子技术也更加成熟，在各个领域中的应用范围不断扩大，并且获得了很好地应用效果。
科技的发展日新月异，光电子技术呈现出多样性、多领域的发展趋势，在一定程度上促进了社会的发展和时代的进步，并且随着时间的推移，其影响力也在不断提升。
光电子技术主要由光子技术和电子技术构成，涵盖范围十分宽泛，是信息产业的关键内容，很可能对未来世界经济的发展产生巨大的影响。
关键词：光电子技术；发展现状；应用1光电子技术的应用现状1.1在民用领域内的应用首先，应用于液晶显示器。
在利用光电子技术制造液晶显示器时，会同时应用到光电子技术所特有的有源阵列、光刻技术以及光学检测技术，不仅可以对薄膜晶体管着色滤波器的阵列进行制作，还可以使显示器制造全过程得以监视。
这样这一来，便可以帮助管理人员发现显示器制造工艺当中所存在的问题，并且对其进行诊断及改进；还可以利用紫外光提高液晶显示器的密封程度，利用激光技术可以对液晶显示器的缺陷问题进行查找与定位，使问题得到及时有效的处理。
其次，应用于信息储存。
人们在采用DVD、CD等方式进行信息储存时，主要是利用光储存信号实现信息的储存。
而储存量大小则由写入的光源来决定，而且光盘储存量与光斑之间呈反比关系；此外，最初的光电子激光器属于气体激光器。
而伴随着光电子技术的整体发展，衍生出半导体激光器，进而带动VCD、CD储存量的大幅提升。
1.2在信息领域内的应用现如今，信息技术已经成为世界各国发展社会经济、强大综合国力的重要推动力，在未来很长一段时期内，信息技术也必将成为影响世界经济格局的重要因素之一。
比如将海量信息加载于激光束之上，便可以实现信息的快速传播。
同时，通过激光通信所特有的光电转换特性，可对原有的影像、声音进行信号转换，再利用调制器将转换之后的信号调制成一束激光，此激光的参数会受到信号控制的影响，使信号在激光上得以加载。
此后，利用发射端对此激光进行发射，与之相对应的接收端负责接收。
光电子器件和光电子材料的研究历史和现状
光电子器件和光电子材料的研究历史和现状光电子器件和光电子材料已经成为如今科技领域中一个多方面、快速发展的领域。
它们的出现使得我们的现代科技更加卓越。
在过去的几十年中，光电子器件和材料的应用已经广泛地涉及到电子显微镜、电信、照明、激光器和太阳能电池等多个领域。
那么，究竟是什么让光电子行业如此重要呢？文章将会尝试探讨一下光电子器件和材料的研究历史和现状，以及其在我们生活中的具体应用。
一、光电子器件和材料的历史光电子器件和材料的历史可追溯到1887年，当时西门子公司的工程师 Heinrich Hertz通过实验发现了电磁辐射传输电磁波的观察。
在随后的几十年里，科学家们对这种辐射的特性进行了更加深入的研究，逐渐揭示了电子如何通过光信号进行电子激发。
直到20世纪初期，各项技术的深入探索，包括半导体的发展和光电传导技术的出现，使得光电技术得到了进一步的发展。
这也就开启了光电子器件和材料的历史。
在1947年，贝尔实验室的发明家William Shockley等学者发明了晶体三极管，这个重大发明极大地推动了半导体领域的发展。
先进的光电子技术有助于在包括计算机处理器、电视、数字音频设备等诸多设备中推广应用其高度多样的功能。
在1962年，Nick Holonyak Jr.教授通过伊利诺伊大学研究中首次制造出一块红色发光二极管，这个标志性的成果也奠定了 LED 照明等领域的基础。
随着技术的快速更新，光电子呼之欲出。
二、光电子器件和材料的现状光电子技术在最早的时期就已经显示了出它的实用性。
随着时间的推移，光电技术的应用正在更令人瞩目的方面不断地拓展。
无论是在光通信、无线网络、半导体制造、空气质量检测或太阳能电池等领域中，光电子技术都已经显示出越来越重要的特性。
其中，在LED技术中，对于绿色发光LED、蓝色LED的诞生也让LED领域进入了更全面而大规模的市场应用时期。
举例而言，LED照明已经成为世界各国匆忙减少能耗并降低碳排放的重要工具。
光电子材料及其器件应用前景
光电子材料及其器件应用前景随着科技的不断进步和发展，光电子材料及其器件的应用前景逐渐得到了广泛的关注和认可。
在当今的世界上，光电子材料及其器件已经成为了各个领域中不可或缺的一部分，其广泛的应用范围已经涵盖了通信、医疗、能源等众多领域。
本文将围绕光电子材料及其器件的应用前景展开探讨，希望能够给大家带来一些启示和帮助。
一、光电子材料及其器件的基本概念光电子材料可以被看作是一种能够将电子和光子相互转换的材料，因此具有一系列独特的物理和化学性质。
光电子器件则是将光电子材料应用于实际生产中所制造的器件，它可以将电子和光子之间相互转换，从而实现一系列的功能。
光电子材料及其器件可以被应用于各个领域，例如通信、医疗、能源、环保和安全等。
由于其广泛的应用范围和独特的性质，光电子材料及其器件已经成为了各行各业中不可或缺的一部分。
二、光电子材料及其器件在通信领域中的应用前景在现代社会中，通信已经成为人们生活中的一个不可或缺的部分。
随着大众对通信服务需求的不断增加，光纤通信逐渐开始被广泛地应用于人们的日常生活中。
光纤通信使用光电子器件来实现数据的传输和处理，它不仅可以大大提高通信速度，还可以提高网络的可靠性和安全性。
光电子器件在通信领域的应用前景非常广阔，未来它还将继续推动通信技术的发展和进步。
三、光电子材料及其器件在医疗领域中的应用前景随着医疗科技的不断发展和进步，光电子材料及其器件也逐渐成为了医疗领域中的重要一部分。
例如，在眼科手术中，光电子器件可以用于激光手术等治疗方式中，它可以减少手术难度和出现的医疗意外事故。
此外，在人体成像方面，光电子器件也可以被使用于X光、MRI、CT等成像技术中，使得医生可以更加直观地观察到人体内部的情况，从而更加准确地进行诊断和治疗。
四、光电子材料及其器件在能源领域中的应用前景在当今社会中，节能减排已经成为了一个十分重要的话题。
光电子材料及其器件正是在这个背景下被广泛地应用于能源领域中。
光电子器件的研究与应用
光电子器件的研究与应用光电子器件是一种重要的电子元器件种类，其主要作用是将光信号转化成电信号或者将电信号转化成光信号。
随着科技的进步和应用场景的不断扩展，光电子器件的研究和应用也越来越广泛。
本文将从光电二极管、光电晶体管、光电探测器、激光器等方面探讨光电子器件的研究和应用。
一、光电二极管光电二极管是一种能够将光能转化成电能的器件。
它的结构和普通的二极管类似，但是在p-n结区域中插入了光敏层，使其敏感于光。
光电二极管可以分为PIN型、APD（增强型光电二极管）、PIN+APD混合型等不同类型。
其中，APD型光电二极管可以将弱光信号增强数倍，非常适用于弱光检测和通信领域。
在现代通信、光纤传输、高速数据传输等各种领域都得到广泛的应用。
二、光电晶体管光电晶体管是一种集成光电功能的半导体元件。
相比于光电二极管，光电晶体管具有更高的转换效率和更好的存储效果，因此在光控开关、照相器件、计算机储存设备等方面应用范围更广。
光电晶体管主要由光电材料、控制电极和电子极组成。
光照射在光电材料上时，能够引起一些载流子的生成或者激发已有的载流子。
控制电极可以控制载流子的移动趋势，从而实现光电物理现象的利用。
光电晶体管的应用前景非常广阔，未来将会得到更广泛的应用。
三、光电探测器光电探测器是一种能够将光能转化成电能的器件。
它是在光电二极管的基础上改进而来的，主要用于探测、测量和诊断微小量的活动状态。
光电探测器主要分为光电倍增管、光电二极管和光电管三种类型。
其中，光电倍增管可在可见光和紫外线范围内实现高度灵敏的探测，具有高增益和低噪声等特点，是测量弱信号、高速光脉冲的理想探测器，广泛应用于核物理、生物医学、计算机成像等领域。
四、激光器激光器是一种将电能转化为光能的器件，由于其高相干性、宽频谱调节范围和高功率等特点，成为了光子学领域的重要组成部分。
激光器主要分为半导体激光器、气体激光器和固体激光器三类。
目前，激光器的应用已经广泛涉及工业制造、医疗美容、交通信号灯等多个领域。
2024年光电技术市场发展现状
光电技术市场发展现状光电技术市场是指以光电器件、光电材料、光电系统等光电技术产品为主体的市场领域。
随着科技的不断进步和市场需求的不断增加，光电技术市场在过去几年里取得了较快的发展。
本文将从光电技术市场的现状、市场影响因素、市场前景等方面进行分析和讨论。
一、光电技术市场的现状光电技术可以广泛应用于信息技术、能源、医疗、通信等各个领域，因其高效、环保、可靠的特点而备受关注。
以光电器件为代表的光电技术产品在市场上具有广阔的应用前景。
光电器件主要包括光伏电池、光纤传感器、光学器件等。
光电材料是支撑光电技术产品研发的重要基础，具有优异的光学和电学性能。
光电系统则是将光电器件和光电材料进行整合应用的产品，可以满足不同领域的需求。
光电技术市场的现状可以总结为以下几个方面：1. 市场规模不断扩大随着光电技术的不断进步，市场需求日益增长，光电技术市场的规模也在不断扩大。
光伏行业是光电技术市场的重要组成部分，近年来光伏市场呈现出数量增长迅猛、装机规模不断扩大的趋势。
同时，在通信、医疗、能源等领域，光电技术也得到了广泛应用，市场规模不断扩大。
2. 技术创新推动市场发展光电技术市场的发展得益于技术创新的推动。
在光伏领域，新型光伏材料的研发以及工艺技术的提升，大大提高了光伏电池的能量转换效率。
在光纤通信领域，新型光纤传感器的出现使得通信网络的传输速度和带宽大幅提升。
技术创新不断推动了光电技术市场的发展。
3. 政策支持带动市场增长政策支持是光电技术市场发展的重要推动力。
各国纷纷出台鼓励光伏投资和发展的政策，推动光伏市场的快速发展。
例如，中国政府推出的光伏补贴政策和光伏扶贫政策，有效促进了光伏市场的增长。
政策的支持对于新兴的光电技术市场来说尤为重要。
二、光电技术市场的影响因素光电技术市场的发展受到多个因素的影响，包括市场需求、技术创新、政策环境等。
以下是一些重要的影响因素：1. 市场需求市场需求是光电技术市场发展的重要推动力。
光电子器件的最新研究成果
光电子器件的最新研究成果光电子器件在现代科技领域中扮演着越来越重要的角色。
作为一种能够将光学和电学两种性质结合起来的器件，它的应用范围越来越广泛，包括通讯、能源、医疗和材料等领域。
在近年来的研究中，科学家们不断地提出新的理念和创新，推动了光电子器件技术的不断发展。
本文将对光电子器件的最新研究成果进行详细探讨。
一、光电子晶体管光电子晶体管是一种将光子和电子相结合的器件，具有高速、低功耗和高灵敏度等优点，在通讯和信息技术领域中具有巨大的潜力。
在最新的研究中，科学家们提出了一种基于光引导材料的光电子晶体管设计。
该器件利用了光引导纳米线对电子传输进行控制，有效提高了光电子晶体管的传输速率和灵敏度。
这一研究成果为光电子晶体管的应用拓展提供了新的思路和途径。
二、光开关光开关是一种能够控制光信号的开关器件，广泛应用于通讯和计算机技术中。
在最新的研究中，科学家们提出了一种基于氧化硅微环谐振器的光开关器件。
该器件利用了微环谐振器对光线的调制作用，实现了光信号的高速和低功耗控制。
这一研究成果为下一代高速光通讯技术提供了一个新的解决方案。
三、光电探测器光电探测器是一种能够将光信号转化为电信号的器件，广泛应用于光通讯和光电子计算技术中。
在最新的研究中，科学家们提出了一种基于二维材料的高性能光电探测器设计。
该器件利用了二维材料对光信号的高敏感度和高速控制，实现了高速、低功耗和高灵敏度的探测。
这一研究成果为下一代高速光通讯和光电计算技术的发展提供了一个新的突破口。
四、光伏电池光伏电池是一种将光能转化为电能的器件，具有广泛的应用前景和环境意义。
在最新的研究中，科学家们提出了一种基于氧化钛的高效光伏电池设计。
该器件利用了氧化钛对光的高吸收率和光生电子的快速传输，实现了高效率、低成本和持续性光伏电池技术。
这一研究成果为解决能源和环境问题提供了一个新的可行方案。
五、光学计算光学计算是一种基于光学现象进行信息处理和计算的技术，具有高速、高能效和高密度的优点。
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第21卷增刊半 导 体 光 电Vol.21Supplement 2000年3月Semiconductor Optoelectronics March2000文章编号:1001-5868(2000)01S-0001-04蓝绿光半导体光电子器件的研究与发展现状赵 红,何伟全(重庆光电技术研究所,重庆400060)摘 要: 综述了G aN和ZnSe两大系列半导体光电子器件的研究与发展现状,重点讨论了材料的生长方法,给出了器件发展的最高水平。
关键词: 发光器件;平板显示器;光存贮;G aN;ZnSe中图分类号: TN525;TN491 文献标识码: AAn Overview on the R esearch and Development ofSemiconductor B lue-green Optoelectronic DevicesZHAO Hong,HE Wei2quan(Chongqing Optoelectronics R esearch Institute,Chongqing400060,China)Abstract: This paper reviews the present stage for the research and development of blue-green optoelectronic devices based on ZnSe and G aN,with emphasis on the growth processes of the materials.The best performances achieved in the devices up to date are presented.K eyw ords: light emitting devices;plate display;optic storage;G aN;ZnSe1 引言蓝、绿光与红光构成了颜色的三原色。
目前,半导体红光器件的制作技术已经比较成熟,而蓝绿光器件的发展相对滞后。
但实际的需求推动着半导体蓝绿光电子器件的发展。
蓝、绿光L ED与红光L ED一起,可以用于新一代全彩色平板显示器的开发;蓝光激光器除用于光学数据存贮系统,还可用于新一代的生物医学工程技术,水下通信等[1,2]。
2 蓝绿光电子器件实用化的技术路线蓝绿光器件需要使用宽带隙的半导体材料。
其材料有Ⅱ-Ⅵ族ZnSe系列材料、Ⅲ-Ⅴ族G aN系列材料、Ⅳ-Ⅳ族SiC材料等。
ZnSe系列和G aN系列材料是直接带隙半导体,比较适合制作光电子器件。
SiC材料是间接带隙半导体,且发光颜色不够纯正,不太适合制作光电子器件。
目前,利用ZnSe 系列和G aN系列材料的蓝绿光电子器件的研究与开发已经取得了突破性进展。
3 ZnSe系列光电子器件3.1 材料的外延生长ZnSe由于缺乏体单晶,只有选择晶格常数与之匹配的其他晶体材料作为其外延衬底。
G aAs与ZnSe的晶格失配只有0.27%,所以容易在G aAs衬底上生长出高质量的单晶。
目前,大多数实用的ZnSe器件都是用MB E在G aAs衬底上异质外延生长的。
由于ZnSe材料存在较强补偿效应,在其生长中存在的一个主要问题就是难以获得高载流子浓度的P型掺杂,以获得决定低阈值电流的低阻ZnSe。
近几年的研究表明,氮是效率较高的ZnSe P型掺杂收稿日期:1999-11-20剂。
使用N2、N H3气体作为掺杂源,用射频等离子法(RF plasma)或电子回旋共振法(ECR)产生活性氮原子作为P型掺杂剂,可在ZnSe中获得1×1018 cm-3的P型掺杂浓度。
锂是另一种高效P型掺杂剂,可获得8×1016cm-3的净受主浓度。
但掺锂的ZnSe在高温下(300℃以上)会变得不稳定。
使用ZnCl2作为N型掺杂剂。
3.2 器件工艺ZnSe光电子器件工艺的一个难点是实现良好的欧姆接触(接触电阻率小于1×10-5Ω・cm-2)。
一般用In作为N型ZnSe的欧姆接触材料。
但对于P型ZnSe,大多数金属都不能在其上形成良好的欧姆接触,一个解决的办法就是用ZnSe与其他材料组成渐变合金,利用其他材料的价带实现良好的欧姆接触,如ZnSe/Zn TeSe/HgSe;另一个办法是制作ZnSe/Ze Te多量子阱,通过空穴在量子阱之间的一系列共振隧穿作用,从而利用Zn Te实现P型欧姆接触。
3.3 器件水平1996年2月,索尼公司宣称研制出寿命超过100h、波长为515nm、输出功率为1mW的室温连续波ZnSe绿光激光器[3],这是目前这种器件所报道的最高水平。
这是一种利用双生长室(一个生长G aAs缓冲层,一个生长Ⅱ-Ⅵ族材料)生长的ZnCdSe/ZnSSe/ZnMgSSe分别限制异质结单量子阱激光器。
由于这种激光器通过优化Ⅱ-Ⅵ族/Ⅲ-Ⅴ族界面的生长条件,将暗斑密度降低到3×103cm-2以下,从而显著地提高了激光器的寿命。
3.4 发展方向目前报道的ZnSe激光器最低阈值电压为4.7 V,说明P型欧姆接触和掺杂问题已基本得到解决。
进一步提高ZnSe激光器的性能,主要工作还在于材料的生长上,并进一步降低晶体中的缺陷,延长寿命和提高输出功率。
一个突破的方向是采用ZnSe衬底进行激光器生长,这有利于进一步降低衬底/外延层界面的缺陷。
由于体单晶制备技术SPV T的进展,生长出了直径为50mm、厚度为20～40mm的单晶,在300 K和具有8×1017个/cm3的N型载流子浓度的掺杂情况下,迁移率仍达到约为250cm2/V・s。
X射线透射形貌图表明,非掺杂的ZnSe单晶片的位错密度小于1×103cm-2(这是无缺陷激光器所要求的数量级,预期在1998年可以在掺杂的ZnSe中达到这一水平)。
在此基础上,人们开始在ZnSe衬底上制作Ⅱ-Ⅵ族蓝绿光激光器[4]。
出于大批量生产的目的,近年来,日本人利用t -BN H2为掺杂剂,通过光MOCVD技术获得了空穴浓度为8×1016cm-3的P型ZnSe[5]。
1997年, Sony公司报道了第一只由MOCVD生长的、以脉冲电流注入方式工作在77K下的ZnSe蓝绿光激光器[6],外延使用的源是二甲基锌(DMZn)、二甲基镉(DMCd)、二乙基硫(DES)、二重甲基环戊二烯基镁((MeCp)2Mg)、二甲基硒(DMSe),N型和P型掺杂源分别是乙基碘(EI)和二异丙基胺(Di-PN H),生长温度在330～480℃之间。
MgZnSSe常作为ZnSe基激光器的光学包层。
由于Zn、Mg、S、Se等元素的蒸汽压较高,难于实现精确的组分控制(在制作MQW结构时),不适于用传统的固体源MB E方法生长。
一个解决的办法是用H2SH2Se作为S、Se源的气源MB E(GSMB E)[7]以及MOMB E(金属有机物MB E)[8]方法生长。
在欧姆接触方面,镍最有希望成为P型ZnSe 欧姆接触材料[9]。
4 GaN系列光电子器件4.1 材料的生长G aN系列光电子器件发展的一个主要困难就是G aN材料的外延生长。
这是因为缺乏在晶格常数和热膨胀系数都与之相匹配的衬底材料,以及难以获得高掺杂的P型G aN。
20世纪80年代后期,人们采用蓝宝石或SiC为衬底,通过淀积G aN或AlN过渡层的办法,可以生长出高质量的G aN及其合金。
采用对Mg掺杂的高阻G aN进行低能电子辐照处理(L EEB I)的办法,可以获得1×1018cm-3以上的空穴浓度。
N型G aN可通过掺杂Si(G a)或G aNe实现。
G aN材料的生长,目前有三种方法: MOCVD、MB E、HV PE。
4.1.1 MOCVDMOCVD是成功制备具有器件质量的G aN及其异质结构的工艺技术,现已基本确立其在G aN光电子器件生产方面的主导地位。
其特点是周期短、产量大;其次,与传统的MOCVD技术相比,使用N H3作为Ⅴ族化合物源材料(G a源是三乙基镓TEG a、掺杂源为硅烷和金属Mg),避免了剧毒的砷烷和磷烷,其危险性大大降低;另外,在1000℃以上的高温生长,这对高熔点的G aN来说,有利于获得良好的晶体质量。
MOCVD生长G aN的缺点是生长后需要进行处理(热处理或L EEB I)以激活P 型杂质Mg(实际是除去Mg-H中的H);另外,高2 半 导 体 光 电 2000年3月温生长的副作用是互扩散和Al InN多元化合物的金相分离。
4.1.2 MB E采用MB E生长G aN及其异质结构材料的优点是:低温生长(700℃),从而避免了扩散问题;生长后无需进行热处理;有利于生长机理研究。
其缺点是:产量偏低;另外,采用等离子增强或电子回旋共振促使氮原子的产生,增加了系统配置。
MB E更适合于G aN的科学研究,在G aN激光器材料的生长上可能发挥更大的作用。
4.1.3 HV PE(氢化物汽相外延)这是一种经典的外延材料生长技术。
其致命的缺点是难以生长三元化合物氮化物材料及其异质结构,它只是作为一种辅助方法而存在。
用HV PE生长的G aN缓冲层或衬底,可以改善后续外延层的表面形貌,降低串联电阻,便于制作G aN的解理腔面。
HV PE生长G aN的优点是生长速率大,有望用于生长外延G aN所用的同质衬底。
4.2 器件工艺由于G aN是一种极为稳定的化合物,这就给器件制作的腐蚀工艺带来了困难。
对于高质量的G aN晶体,常规的湿法化学腐蚀难以奏效,一种可能用于生产的工艺是反应离子腐蚀工艺。
由于解理C面(0001)上生长的G aN比较困难,所以G aN激光器的反射镜腔面也是通过反应离子腐蚀来得到的。
如果沿A面生长G aN,则可解理R面形成光亮镜面。
与ZnSe一样,作为宽带材料的G aN同样面临欧姆接触的困难。
低阻欧姆接触是低阈值电流密度长寿命激光器的前提条件。
可以用Ni/Au制作P 型G aN欧姆接触,用Ti/Al制作N型G aN欧姆接触(接触电阻率约为1×10-3Ω・cm-2)。
4.3 器件水平1995年,日亚公司的G aN蓝光(450nm)L ED 发光强度达2cd,绿光(520nm)的达12cd。
目前, G aN蓝绿光L ED已经实用化并开始大量生产。
1996年,日亚公司报道了世界上第一只电流注入型G a InN多量子阱蓝紫光激光器(417nm)。
在周期为1ms,脉宽为1μs的脉冲电流注入下,室温(300 K)时的阈值电流为1.7A(电压30V),对应的阈值电流密度为4kA/cm2。
在2.3A的工作电流下, FWHM为1.6nm,每个出光面的脉冲输出功率为215mW,微分量子效率为13%。
这种激光器的寿命没有测量,估计超过24h。