液滴外延下生长参数对InAs纳米结构形貌的影响

利用液滴外延法在GaAs(001)衬底表面制备InAs量子点，通过控制变量分别研究沉积速率、沉积量对In液滴在GaAs表面生长过程中的影响.使用原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)表征InAs纳米结构形貌，得出结论：(1)沉积速率主要通过影响In液滴成核率来控制液滴的密度，即随着沉积速率的增大，In原子在衬底表面的成核率增加，InAs量子点密度增加，实验符合生长动力学经典成核理论.(2)沉积量的改变主要影响液滴的熟化过程，即随着沉积量的增大，可参与生长的活跃的In原子增加，促进了液滴熟化，使得扩散坍塌的原子数量增加，导致在InAs纳米结构中出现多量子点现象.     

脉冲激光原位辐照对InAs/GaAs(001)量子点生长的影响

在InAs/GaAs(001)量子点生长过程中, 当InAs沉积量为0.9 ML时, 利用紫外纳秒脉冲激光辐照浸润层表面, 由于高温下In原子的不稳定性, 激光诱导的原子脱附效应被放大, 样品表面出现了原子层移除和纳米孔. 原子力显微镜测试表明纳米孔呈现以[110]方向为长轴(尺寸: 20-50 nm)、[110]方向为短轴(尺寸: 15-40 nm)的表面椭圆开口形状, 孔的深度为0.5-3 nm. 纳米孔的密度与脉冲激光的能量密度正相关. 脉冲激光的辐照对量子点生长产生了显著的影响: 一方面由于纳米孔的表面自由能低, 沉积的InAs优先迁移到孔内, 纳米孔成为量子点优先成核的位置; 另一方面, 孔外的区域因为In原子的脱附, 量子点的成核被抑制. 由于带有纳米孔的浸润层表面具有类似于传统微纳加工技术制备的图形衬底对量子点选择性生长的功能, 该研究为量子点的可控生长提供了一种新的思路.     

利用InAs/GaAs数字合金超晶格改进InAs量子点有源区的结构设计

利用分子束外延技术,通过InAs/GaAs数字合金超晶格代替传统的直接生长InGaAs层的方式,在GaAs(100)衬底上生长了InAs量子点结构并成功制备了1.3μm InAs量子点激光器.通过原子力显微镜和光致荧光谱测试手段,对传统生长模式和数字合金超晶格生长模式的两种样品进行了表征,研究发现采用32周期InAs/GaAs数字合金超晶格样品的量子点密度非常高,发光性能良好.通过与常规生长方式所制备激光器的性能对比,发现采用InAs/GaAs数字合金超晶格生长InAs量子点的有源区也可以得到高质量的激光器.利用该方式生长的InAs量子点激光器的阈值电流为24 mA,相应的阈值电流密度仅为75 A/cm2,最高工作温度达到120℃.InAs/GaAs数字合金超晶格既可以保证生长过程中源炉的温度保持不变,还可以对InGaAs层的组分实现灵活调控.不需要改变生长速度,通过改变InAs/GaAs数字合金超晶格的周期数以及InAs层和GaAs层的厚度,便可以获得任意组分的InGaAs,从而得到不同发光波长的激光器.这种生长方式对量子点有源区的结构设计和外延生长提供了新思路.     

As压调制的InAlAs超晶格对InAs纳米结构形貌的影响

利用固源分子束外延设备生长出InAs/InAlAs/InP(001)纳米结构材料, 探讨了As压调制的InAlAs超晶格对InAs纳米结构形貌的影响. 结果表明, As压调制的InAlAs超晶格能控制InAs量子线的形成, 导致高密度均匀分布的量子点的生长. 结果有利于进一步理解量子点形貌控制机理. 分析认为, InAs纳米结构的形貌主要由InAlAs层的各向异性应变分布和In吸附原子的各向异性扩散所决定.     

带有InGaAs覆盖层的InAs量子点红外探测器材料的发光与光电响应

利用分子束外延技术(MBE),在GaAs(001)衬底上自组织生长了不同结构的InAs量子点样品,并制备了量子点红外探测器件。利用原子力显微镜(AFM)和光致发光(PL)光谱研究了量子点的表面结构、形貌和光学性质。渐变InGaAs层的插入有效地释放了InAs量子点所受的应力,抑制了量子点中In组分的偏析,提高了外延层的生长质量,降低了势垒高度,使InAs量子点荧光波长红移。伏安特性曲线和光电流(PC)谱结果表明,生长条件的优化提高了器件的红外响应,具有组分渐变的InGaAs层的探测器响应波长发生明显红移。     

沉积速率和生长停顿对InAs/GaAs量子点超晶格生长影响的综合分析

采用动力学蒙特卡罗模型模拟了沉积速率和生长停顿对GaAs衬底中垂直耦合InAs 量子点超晶格生长早期阶段的影响.通过对生长表面形态、岛平均尺寸、岛尺寸分布及其标准差等方面的研究,发现综合控制沉积速率和生长停顿时间能够得到大小均匀、排列有序的岛阵列.这对后续量子点超晶格生长过程中量子点的定位有重要影响. 关键词： 动力学蒙特卡罗模拟 量子点超晶格 外延生长     

GaAs间隔层厚度对InAs/GaAs量子点分子光学性质的影响

采用光致荧光发射谱(PL)和时间分辨荧光发射谱(TRPL)研究了GaAs间隔层厚度对自组装生长的双层InAs/GaAs量子点分子光学性质的影响.首先,测量低温下改变激发强度的PL谱,底层量子点和顶层量子点的PL强度比值随激发强度发生变化,表明两层量子点之间的耦合作用和层间载流子的转移随着间隔层厚度变大而变弱.接着测量改变温度的PL谱,量子点荧光光谱峰值位置(Emax)、半峰全宽及积分强度随温度发生变化,表明GaAs间隔层厚度直接影响到量子点内载流子的动力学过程和量子点发光的热淬灭过程.最后,TRPL测量发现60mL比40mL间隔层厚度样品的载流子隧穿时间有明显延长.     

InAs/GaAs表面量子点的压电调制反射光谱研究

运用压电调制反射光谱(PzR)方法测量了在以GaAs(311)B为衬底的In_0.35Ga_0.65As模板上生长的InAs表面量子点结构的反射谱.在77K温度下，观察到了来自样品各个组成结构(包括表面量子点本身、被覆盖层覆盖的量子点、In_0.35Ga_0.65As模板以及GaAs衬底等)的调制信号.来自表面量子点本身的调制信号是多个清晰的调制峰.用一阶和三阶微分洛伦兹线形对PzR谱中对应结构的实验数据进行了拟合，精确确定了与样品的各个组成结构相对应的调制峰的能量位置.对不同样品PzR谱的差异进行了定性的说明. 关键词： 压电调制光谱 InAs/GaAs 表面量子点 洛伦兹线形拟合     

双层堆垛长波长InAs/GaAs量子点发光性质研究

研究了双层堆垛InAs/GaAs/InAs自组织量子点的生长和光致发光(PL)的物理性质。通过优化InAs淀积量、中间GaAs层厚度以及InAs量子点生长温度等生长条件,获得了室温光致发光1391～1438nm的高质量InAs量子点。研究发现对量子点GaAs间隔层实施原位退火、采用Sb辅助生长InGaAs盖层等方法可以增强高密度(2×1010 cm-2)InAs量子点的发光强度,减小光谱线宽,改善均匀性和红移发光波长。     

金纳米颗粒光散射提高InAs单量子点荧光提取效率

采用光学方法确定InAs/GaAs单量子点在样品外延面上的位置坐标, 利用AlAs牺牲层把含有量子点的GaAs层剥离并放置在含有金纳米颗粒或平整金膜上, 研究量子点周围环境不同对量子点自发辐射寿命及发光提取效率的影响. 实验结果显示, 剥离前后量子点发光寿命的变化小于13%, 含有金纳米颗粒的量子点发光强度是剥离前的7倍, 含有金属薄膜的量子点发光强度是剥离前的2倍. 分析表明在金纳米颗粒膜上的量子点荧光强度的增加主要来自于金纳米颗粒对量子点荧光的散射效应, 从而提高量子点发光的提取效率.     

自组织InAs/GaAs量子点垂直排列生长研究

利用自组织生长InAs/GaAs量子点的垂直相关排列机制，生长了上下两层用6.5nm GaAs间隔的InAs结构.下层InAs已经成岛，由于应力传递效应，上层InAs由二维生长向三维成岛生长的转变提前发生，临界厚度从1.7ML变成小于1.5ML.透射电子显微镜截面象显示形成上下两层高度差别很大的InAs量子点，但是由于两层量子点之间存在强烈的电子耦合，光致发光谱中只有与包含大量子点的InAs层相对应的一个发光峰.     

MBE自组织生长多层竖直自对准InAs量子点结构的研究

利用MBE方法在(001)GaAs衬底上生长了多层竖直自对准InAs量子点结构。透射电子显微镜的观察表明,多层量子点成一系列柱状分布。同单层量子点相比,多层量子点的光荧光谱线发生红移。这表明由于量子点中载流子波函数的扩展和交迭,柱中量子点之间有耦合现象发生。光荧光谱线半高宽随温度的反常变化说明载流子还会在邻近柱中隧穿.     

InAs/GaAs柱形岛的制备及特性研究

利用固源分子束外延（MBE）的方法经SK模式自组装生长由多层InAs／GaAs量子点组成的柱形岛.具体分析了GaAs间隔层厚度，生长停顿时间以及InAs淀积量对发光峰波长的影响.原子力显微镜（AFM）结果显示柱形岛表面的形状和尺寸都比较均匀；室温下不同高度的柱形岛样品的发光波长分别达到1.32和1.4μm，而单层量子点的发光波长仅为1.1μm，充分说明了量子点高度对发光波长的决定性影响，这为调节量子点发光波长提供了一种直观且行之有效的方法. 关键词： 柱形岛 生长停顿 间隔层厚度 PL谱     

As保护下的生长中断时间对AlSb/InAs超晶格界面粗糙度的影响

用分子束外延设备(MBE)在GaAs(100)衬底上生长了InSb型界面的AlSb/InAs超晶格，界面生长过程中采用了As保护下不同的中断时间.运用掠入射X射线反射技术(GIXRR)对样品进行了测量，并对测量结果进行了模拟和分析，发现As保护下生长中断20 s能获得最平整的AlSb/InAs界面.结合分析显微镜下观察到的样品形貌，过短的界面中断时间会导致界面富In并形成In点，而过长的中断时间会导致AlAs型界面的形成，两者都使界面变得粗糙.另外，还讨论了生长中断在分子束外延生长中的应用. 关键词： 分子束外延 生长中断 超晶格 掠入射X射线反射     

InAs/GaAs和InAs/InxGa1-xAs/GaAs纳米线异质结构的生长研究

利用金辅助金属有机化学气相沉淀法(MOCVD)在GaAs(111)B衬底上分别制备了InAs/GaAs和InAs/In _{x Ga1-xAs/GaAs(0≤x≤1)纳米线异质结构.实验结果显示,直接生长在GaAs纳米线上的InAs纳米线生长方向杂乱或者沿着GaAs纳米线侧壁向衬底方向生长,生长的含有In x Ga1-xAs组分渐变缓冲段的InAs/In x Ga1-x关键词： 纳米线异质结构 xGa1-xAs')" href="#">InxGa1-xAs 组分渐变缓冲层 金属有机化学气相沉淀法}     

金纳米颗粒调控量子点激子自发辐射速率

将InAs/GaAs量子点样品薄膜置于覆盖有直径为50 nm的金(Au)纳米颗粒的硅衬底上,可以调控量子点激子的自发辐射速率.实验发现,当量子点浸润层距离Au纳米颗粒表面15—35 nm时,激子自发辐射速率受到抑制,且距离为19 nm时抑制作用最大,导致量子点激子的自发辐射速率减小到没有Au纳米颗粒时自发辐射速率的10^-3.基于经典的偶极辐射模型模拟计算的激子自发辐射速率与实验结果一致.     

能级构型对InAs/GaAs量子点电磁感应透明介质中光孤子存储的影响

基于现有的实验,利用不同频率的光脉冲耦合到InAs/GaAs量子点的不同能级之间可形成梯形、Λ形和V形等3类量子点电磁诱导透明介质.继而研究这三类能级构型InAs/GaAs量子点电磁诱导透明介质中的光孤子形成和存储性质,结果表明,梯形和Λ形InAs/GaAs量子点体系不但可形成光孤子还可以实现光孤子的存储与读取,且其所存储光孤子的保真度比光存储的保真度高;但V形InAs/GaAs量子点体系却不能形成光孤子,这是由于体系的非线性效应非常弱.有趣的是在相同的实验参数下,Λ形InAs/GaAs量子点体系所存储的光孤子幅度比梯形所存储的光孤子幅度大.这为半导体量子点器件对所存储光孤子进行调幅操作提供了理论依据.     

近红外波段InAs量子点结构与光学特性

采用分子束外延技术,分别在480,520℃的生长温度下,制备了淀积厚度2.7ML的InAs/GaAs量子点。用原子力显微镜对样品进行形貌测试和统计分布。结果表明,在相应的生长温度下,量子点密度分别为8.0×10¹⁰,5.0×10⁹cm^-2,提高生长温度有利于获得大尺寸的量子点,并且量子点按高度呈双模分布。结合光致发光谱的分析,在480℃的生长条件下,最近邻量子点之间的合并导致了量子点尺寸的双模分布;而在525℃的生长温度下,In偏析和InAs解析是形成双模分布的主要原因。     

In液滴低温时在不同沉积量下的形貌演变分析

本文研究了低温时不同沉积量的In液滴在GaAs(001)衬底上的形貌特征.在衬底温度为160℃时,对In液滴形貌进行观察和分析并根据经典的成核理论解释了不同沉积量下In液滴纳米结构的形成机制和In液滴形貌随沉积量的演变规律;通过对液滴数量,直径和高度以及液滴周围出现扩散圆盘的直径和高度进行统计,结合液滴形貌与沉积量的相关理论公式以及本文实验中所得数据,拟合计算出In液滴产生扩散圆盘的最小沉积量约为3.3 ML,表明In液滴的沉积量大于3.3 ML时才会形成圆盘.相关研究结果对液滴外延法制备InAs纳米结构具有指导意义.     

GaAs(311)A衬底上自组装InAs量子点的结构和光学特性

报道了GaAs(311)A衬底上的自组装InAs量子点的结构和光学特性.原子力量显微镜结果表明（311）A GaAs衬底上的InAs量子点呈箭头状,箭头方向沿[233]方向.实验发现,量子点的光致发光（PL)强度、峰位、半高宽都与测量温度密切相关.随着温度的升高,量子点的发光强度减小,峰位快速红移,半高宽单调下降.可以认为这是由于载流子先被热激活到浸润层势垒后再被俘获到能量较低的量子点中进行复合造成的,这一模型圆满解释了我们的实验结果. 关键词：