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GaAs晶体在不同应变下生长过程的分子动力学模拟

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物理学报 2023年第13期72卷 169-177页

作者：袁用开陈茜高廷红梁永超谢泉田泽安郑权陆飞贵州大学大数据与信息工程学院新型光电子材料与技术研究所省部共建公共大数据国家重点实验室贵阳550025 湖南大学信息科学与工程学院长沙410082

GaAs晶体的高质量生长对于制造高性能高频微波电子器件和发光器件具有重要意义.本文通过分子动力学方法对GaAs晶体沿[110]晶向的诱导结晶进行模拟,并采用最大标准团簇分析、双体分布函数和可视化等方法研究应变对生长过程和缺陷形成的影... 详细信息

GaAs晶体的高质量生长对于制造高性能高频微波电子器件和发光器件具有重要意义.本文通过分子动力学方法对GaAs晶体沿[110]晶向的诱导结晶进行模拟,并采用最大标准团簇分析、双体分布函数和可视化等方法研究应变对生长过程和缺陷形成的影响.结果表明,不同应变条件下GaAs晶体的结晶过程发生显著变化.在初始阶段,施加一定拉应变和较大的压应变后,体系的晶体生长速率发生降低,且应变越大,结晶速率越低.此外,随着晶体的生长,体系形成以{111}小平面为边界的锯齿形界面,生长平面与{111}小平面之间的夹角影响固液界面的形态,进而影响孪晶的形成.施加拉应变越大,此夹角越小,形成孪晶缺陷越多,结构越不规则.同时,体系中极大部分的位错与孪晶存在伴生关系,应变的施加可以抑制或促进位错的形核,合适的应变甚至可以使晶体无位错生长.本文从原子尺度上研究GaAs的微观结构演化,可为晶体生长理论提供理论指导.

关键词：分子动力学模拟 GaAs 诱导结晶应变

Polarization-dependent ultrafast carrier dynamics in GaAs with anisotropic response

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Chinese Physics B 2022年第6期31卷 635-642页

作者：李亚超葛超汪鹏刘爽麻晓冉王冰宋海英刘世炳 Strong-field and Ultrafast Photonics Laboratory Key Laboratory of Trans-scale Laser Manufacturing TechnologyMinistry of EducationFaculty of Materials and ManufacturingBeijing University of TechnologyBeijing 100124China Strong-field and Ultrafast Photonics Laboratory Beijing Engineering Research Center of Laser TechnologyFaculty of Materials and ManufacturingBeijing University of TechnologyBeijing 100124China

The transient dynamics of anisotropic properties of Ga As was systematically studied by polarization-dependent ultrafast time-resolved transient absorption.Our findings revealed that the anisotropy of reflectivity was enhanced in both pump-induced and probe-induced processes,suggesting an extraordinary resonance absorption of photon-phonon coupling(PPC)with intrinsic anisotropic characteristic in carrier relaxation,regardless of the concrete crystallinity and orientation of GaAs sample.The results,delivering in-depth cognition about the polarization-dependent ultrafast carrier dynamics,also proved the paramount importance of interaction between polarized laser and semiconductor.

关键词： ultrafast pump-probe polarization-dependence photon-phonon coupling GaAs

Effect of Refresh Time on XeF2 Gas-assisted FIB Milling of GaAs

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Nanomanufacturing and Metrology 2023年第4期6卷 16-23页

作者： Jining Sun Lei Zhang Yi Zhang Yunlong Han Lei Zhang School of Mechanical Engineering Dalian University of TechnologyDalian 116024China State Key Laboratory of High-Performance Precision Manufacturing Dalian University of TechnologyDalian 116024China

Focused ion beam (FIB) machining can be used to fabricate gallium arsenide-based devices, which have a surface fnish of several nanometers, and the FIB machining speed and surface fnish can be greatly improved using xenon difuoride (XeF2) gas-assisted etching. Although the refresh time is one of the most important parameters in the gas-assisted etching process, its efect on the machining quality of the surface fnish has rarely been studied. Therefore, in this work, we investigated the efect of the refresh time on the etching process, including the dissociation process of XeF2, the refresh time dependency of the sputter in yield under diferent incident angles, and the surface fnish under diferent refresh times. The results revealed that a selective etching mechanism occurred at diferent refresh times. At an incidence angle of 0°, the sputtering yield increased with the refresh time and reached its maximum value at 500 ms;at an incidence angle of 30°, the sputtering yield reached its minimum value at a refresh time of 500 ms. For surface roughness, the incident angle played a more important role than the refresh time. The surface fnish was slightly better at an incidence angle of 30° than at 0°. In addition, both F and Xe elements were detected in the processed area: Xe elements were evenly distributed throughout the processing area, while F elements tended to accumulate in the whole processing area. The results suggest that the optimum surface can be obtained when a larger refresh time is employed.

关键词： Focused ion beam Gas-assisted etching Refresh time GaAs

辐射导致的三结太阳电池损伤机理及在轨退化预计

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太阳能学报 2022年第12期43卷 25-31页

作者：彭超工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室广州511370

针对中国产典型三结太阳电池开展质子/电子辐照试验,明确了三结太阳电池的辐射损伤敏感区域并建立太阳电池电学特性随位移损伤剂量的退化模型。基于TCAD仿真研究和验证三节太阳电池辐照后性能退化机制。结合蒙特卡洛仿真和地面辐照试验... 详细信息

针对中国产典型三结太阳电池开展质子/电子辐照试验,明确了三结太阳电池的辐射损伤敏感区域并建立太阳电池电学特性随位移损伤剂量的退化模型。基于TCAD仿真研究和验证三节太阳电池辐照后性能退化机制。结合蒙特卡洛仿真和地面辐照试验,探索将等效位移损伤剂量法用于三结太阳电池的在轨退化预计,计算典型中国产三结太阳电池在GEO轨道和LEO轨道在轨性能退化。

关键词：太阳电池辐射效应 GaAs 空间应用位移损伤 TCAD仿真

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GaAs材料在光电化学电池中的稳定性

材料导报 2021年第5期35卷 5062-5066+5074页

作者：曹诗瑶闫小琴北京科技大学材料科学与工程学院

光电化学水分解制氢被誉为人工光合作用,其利用太阳能将水分解为氢气和氧气,是未来可持续能源体系潜在的重要能源转换手段。随着光电化学电池的发展,光电化学电池的转换效率得到了大幅提升,然而光电化学电池的使用寿命却与实际应用标准... 详细信息

光电化学水分解制氢被誉为人工光合作用,其利用太阳能将水分解为氢气和氧气,是未来可持续能源体系潜在的重要能源转换手段。随着光电化学电池的发展,光电化学电池的转换效率得到了大幅提升,然而光电化学电池的使用寿命却与实际应用标准寿命(10年)相差甚远。光电化学电池材料体系中Ⅲ-Ⅴ族半导体GaAs由于其优异的光物理性能逐步受到科学家们的广泛关注。然而,GaAs在光电化学体系中存在严重的光腐蚀问题。如何在充分发挥GaAs本征优势的前提下提升其在电解液中的稳定性近年来已成为Ⅲ-Ⅴ族半导体研究的热点。研究表明,针对不同环境下GaAs电极的腐蚀机制设计不同保护层薄膜对GaAs进行防护,能有效地在保证转换效率的前提下延长GaAs电极的寿命。本文从GaAs材料在不同酸碱性电解液中的腐蚀机理出发,针对GaAs在不同溶液环境中的有效保护措施进行综述,着重阐述了现有手段对GaAs材料在溶液中稳定性提升的成果,同时展望了GaAs材料的未来发展趋势。

关键词： GaAs 光腐蚀稳定性保护层光电化学水分解

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高截止频率肖特基二极管仿真模型研究

电波科学学报 2023年第6期38卷 1040-1047页

作者：余蒋平李少甫唐颖颖西南科技大学信息工程学院绵阳621010

基于表面沟道型平面肖特基势垒二极管基本结构,采用GaAs 0.15μm伪高电子迁移率晶体管(pseudomorphic high electron mobility transistors,pHEMT)工艺制程,提出了一种垂直沟道长跨度空气桥的肖特基二极管模型.研究了不同阳极直径对肖... 详细信息

基于表面沟道型平面肖特基势垒二极管基本结构,采用GaAs 0.15μm伪高电子迁移率晶体管(pseudomorphic high electron mobility transistors,pHEMT)工艺制程,提出了一种垂直沟道长跨度空气桥的肖特基二极管模型.研究了不同阳极直径对肖特基二极管级联电阻的影响,对比分析了不同焊盘间距下肖特基二极管模型的S参数仿真结果,得到最优空气桥长度;仿真了最优焊盘间距下二极管肖特基结的TCAD模型,根据仿真得到的特性曲线提取肖特基二极管的SPICE参数.经实验测试,该二极管具有极低的零偏置结电容,截止频率高达9 THz,仿真结果与实测结果吻合度较高,可用于太赫兹频段上.

关键词：太赫兹肖特基二极管 GaAs 垂直沟道截止频率

储能电容对GaAs光电导开关快前沿正负对称脉冲输出特性的影响

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物理学报 2019年第19期68卷 133-137页

作者：桂淮濛施卫陕西工业职业技术学院信息工程学院咸阳712000 西安理工大学理学院西安710048

针对 GaAs 光电导开关快前沿正负对称脉冲输出特性的研究,对提高飞秒条纹相机的时间分辨率具有重要意义.本文使用脉宽为 60 fs 的激光器触发电极间隙为 3.5 mm 的 GaAs 光电导开关,在不同的储能电容及外加偏置电压条件下,获得具有上升... 详细信息

针对 GaAs 光电导开关快前沿正负对称脉冲输出特性的研究,对提高飞秒条纹相机的时间分辨率具有重要意义.本文使用脉宽为 60 fs 的激光器触发电极间隙为 3.5 mm 的 GaAs 光电导开关,在不同的储能电容及外加偏置电压条件下,获得具有上升时间最快为 149 ps,电压传输效率最高为 92.9%的快前沿正负对称输出,测试结果满足条纹相机实现飞秒时间分辨率的设计需求.实验结果的对比分析表明,储能电容是影响电压传输效率及上升时间的重要因素之一.同时,结合 GaAs 光电导开关线性工作模式特点及电容储能特性分析表明,当触发激光特性相同时,随着储能电容的增大,输出电脉冲传输效率及上升时间均会增加.研究结果将有助于 GaAs 光电导开关更好地应用于飞秒条纹相机中.

关键词： GaAs 光电导开关正负对称脉冲快速上升时间储能电容

生长温度对InAs/GaAs横向异质结构纳米线形貌及晶体结构的影响

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复合材料学报 2019年第10期36卷 2418-2425页

作者：刘妍彭艳郭经纬徐朝鹏喇东升燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心秦皇岛066004 燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004 燕山大学河北省信息传输与信号处理重点实验室秦皇岛066004 东北大学秦皇岛分校计算机与通信工程学院秦皇岛066004 东南大学毫米波国家重点实验室南京210096

低维半导体材料因其超常的物理性能而受到了广泛关注和研究。本文采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术,利用金作催化剂制备了InAs/GaAs横向异质结构纳米线,并讨论了不同生长温度情况下InAs横向异质材料对纳米线形貌及晶体结构的影响... 详细信息

低维半导体材料因其超常的物理性能而受到了广泛关注和研究。本文采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术,利用金作催化剂制备了InAs/GaAs横向异质结构纳米线,并讨论了不同生长温度情况下InAs横向异质材料对纳米线形貌及晶体结构的影响。提高InAs材料的生长温度,可以有效地抑制纳米线的纵向生长,使其实现横向异质结构的生长。在异质结构纳米线横向生长时发生了侧面晶面旋转的现象,这是纳米线表面重构后侧面趋向能量更低的晶面的结果。本文的研究工作为推动微纳技术的发展提供了相应的理论基础和科学依据。

关键词：纳米线气-液-固金属有机化合物气相沉积(MOCVD) GaAs InAs

Growth of high-crystallinity uniform GaAs nanowire arrays by molecular beam epitaxy

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Chinese Physics B 2021年第7期30卷 578-582页

作者：亢玉彬林逢源李科学唐吉龙侯效兵王登魁方铉房丹王新伟魏志鹏 State Key Laboratory of High Power Semiconductor Lasers Changchun University of Science and TechnologyChangchun 130022China School of Materials Science and Engineering Changchun University of Science and TechnologyChangchun 130022China

The self-catalyzed growth of Ga As nanowires(NWs)on silicon(Si)is an effective way to achieve integration between group III–V elements and Si.High-crystallinity uniform Ga As NW arrays were grown by solid-source molecular beam epitaxy(MBE).In this paper,we describe systematic experiments which indicate that the substrate treatment is crucial to the highly crystalline and uniform growth of one-dimensional nanomaterials.The influence of natural oxidation time on the crystallinity and uniformity of Ga As NW arrays was investigated and is discussed in detail.The Ga As NW crystallinity and uniformity are maximized after 20 days of natural oxidation time.This work provides a new solution for producing high-crystallinity uniform III–V nanowire arrays on wafer-scale Si substrates.The highly crystalline uniform NW arrays are expected to be useful for NW-based optical interconnects and Si platform optoelectronic devices.

关键词： GaAs nanowire arrays self-catalyzed molecular beam epitaxy