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图形化Silicon-on-Insulator衬底上分子束外延生长可动GaN微光栅的研究
  • ISSN号:1000-0593
  • 期刊名称:《光谱学与光谱分析》
  • 时间:0
  • 分类:TH74[机械工程—光学工程;机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]南京邮电大学光电工程学院,江苏南京210023, [2]Department of Microsystems Engineering—IMTEK University of Freiburg 79110 Freiburg Germany, [3]南京邮电大学Peter Grüenberg中心,江苏南京210023
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(61274121,61574080),江苏省自然科学基金项目(BK2012829),南京邮电大学人才引进项目(NY212007)资助
中文摘要:

GaN材料作为第三代半导体材料,具有宽禁带、直接带隙、耐腐蚀等优点,是一种非常有前景的MOEMS材料。由于GaN的刻蚀目前尚未成熟,因此图形化外延生长法是一种较好的选择。本文基于SOI(silicon-on-insulator)基片,利用硅的微加工技术和图形化GaN分子束外延生长工艺,设计并加工了工作在太赫兹波段的、可以在二维方向上运动的SOI基GaN光栅。光栅周期为16 μm,光栅宽度为6 μm,峰值位置为25.901 μm。通过仿真优化,设计的微驱动器在水平电压220 V时,水平方向上的位移为±7.26 μm;垂直方向加200 V电压时,垂直位移2.5 μm。为了研究在图形化SOI衬底上外延生长的InGaN/GaN量子阱薄膜的光学性能,用激光拉曼光谱仪对薄膜进行了光致发光光谱实验。实验结果表明,InGaN/GaN量子阱薄膜具有良好的发光性能,其发光范围为350~500 nm,覆盖了紫外光到黄绿光。由于局域态效应与禁带收缩的作用,随着环境温度由10 K升高至室温,薄膜的PL光谱的峰位呈现“S”形变化趋势。

英文摘要:

As the third generation of semiconductor material, GaN has many advantages, such as wide bandgap, direct band gap, corrosion resistance and so on. Also, GaN is a very promising material for MOEMS. Because the etching of GaN material is not mature, epitaxial growth on patterned substrate is more helpful for GaN/SOI device. A movable GaN grating on patterned SOI substrate was designed and fabricated with Si micromaching and molecular beam epitaxy process of GaN. The grating actuated by a SOI electrostatic comb-drive micro-actuator could move in two dimensional directions and it could be used as filter in Terahertz wavelength. The period and width of the grating is 16 and 6 μm, respectively. The resonant wavelength is 25.901 μm. An horizontal displacement of ±7.26 μm is obtained at 220 V of horizontal voltage with simulation. When the vertical voltage is 200 V, the displacement is 2.5 μm. The photoluminescence (PL) measurements of the deposited InGaN/GaN multiple quantum well on patterned SOI substrate are carried out with laser Raman spectrometer. The experimental results show that good optical property of the InGaN/GaN multiple quantum well. A wide emission wavelength from 350 to 500 nm is demonstrated. With the increase of temperature from 10 K to room temperature, the photoluminescence peak position appears a tendency of “S” shape because of the localized effect and band shrink in the InGaN/GaN quantum well.

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期刊信息
  • 《光谱学与光谱分析》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国光学学会
  • 主编:高松
  • 地址:北京海淀区魏公村学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:chngpxygpfx@vip.sina.com
  • 电话:010-62181070
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0593
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2200/O4
  • 邮发代号:82-68
  • 获奖情况:
  • 1992年北京出版局编辑质量奖,1996年中国科协优秀科技期刊奖,1997-2000获中国科协择优支持基础性高科技学术期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40642