生长温度对In_(0.5)Ga_(0.5)As/GaAs量子点尺寸的影响

采用分子束外延(MBE)技术制备In_(0.5)Ga_(0.5)As/GaAs量子点,利用扫描隧道显微镜(STM)对不同衬底温度下生长的样品进行表征分析.研究表明量子点密度随温度升高先增大后减小,其尺寸随温度的升高而增大.另外,量子点以S-K模式生长并受Ostwald熟化机制影响,其尺寸增大所需的能量来自应变能和温度提供的能量,高温条件下表面原子的解吸附作用会限制量子点的生长.     

生长温度对In_(0.5)Ga_(0.5)As/GaAs量子点尺寸的影响

采用分子束外延(MBE)技术制备In_(0.5)Ga_(0.5)As/GaAs量子点,利用扫描隧道显微镜(STM)对不同衬底温度下生长的样品进行表征分析.研究表明量子点密度随温度升高先增大后减小,其尺寸随温度的升高而增大.另外,量子点以S-K模式生长并受Ostwald熟化机制影响,其尺寸增大所需的能量来自应变能和温度提供的能量,高温条件下表面原子的解吸附作用会限制量子点的生长.     

溅射沉积自诱导混晶界面与Ge量子点的生长研究

在不同的沉积温度下采用离子束溅射技术,在Si基底上生长得到分布密度高、尺寸单模分布的圆顶形Ge量子点.研究发现:随沉积温度的升高Ge量子点的分布密度增大,尺寸减小,当沉积温度升高到750 ℃时,溅射沉积15个单原子层厚的Ge原子层,生长得到高度和底宽分别为14.5和52.7 nm的Ge量子点,其分布密度高达1.68×10¹⁰ cm^-2;Ge量子点的形貌、尺寸和分布密度随沉积温度的演变规律与热平衡状态下气相凝聚的量子点不同,具有稳定形状特征和尺寸分布的Ge量子点是 关键词： Ge量子点 离子束溅射沉积 表面原子行为 混晶界面     

柱形量子点中极化子的温度效应

本文采用精确求解薛定谔方程和幺正变换方法,研究了柱形量子点中极化子的温度效应。结果表明:只有当温度较高时,温度对柱形量子点中极化子的基态能量才有较明显的影响,且基态能量随着温度的升高而增大;极化子的基态能量随电子-体纵光学(LO)声子耦合强度的增大而减小;且基态能量随着柱形量子点半径(柱高)的增大而减小,表现出明显的量子尺寸效应.     

量子环中极化子的温度效应

采用求解能量本征方程和LLP幺正变换方法,研究了量子环中极化子的温度效应.数值计算表明:当温度较低时,温度对极化子的基态能量无影响,当温度较高时,极化子的基态能量随温度的升高而增大;还表明极化子的基态能量随电子-声子耦合强度的增大而减小,随电子受限程度的增强(即量子环内径增大或外径减小)而增大,说明其量子尺寸效应非常显著.     

温度对抛物量子点中强耦合磁极化子性质的影响

采用线性组合算符法和LLP变换法,研究了温度对抛物量子点中强耦合磁极化子性质的影响.首次得到了抛物量子点中强耦合磁极化子的基态能量和振动频率随温度的变化规律.结果表明,量子点中强耦合磁极化子的振动频率随温度的升高而减小,随量子点的受限强度、回旋频率和耦合强度的增加而增大.而基态能量随回旋频率、耦合强度和温度变化的规律与磁极化子的状态性质密切相关.磁极化子基态能量和振动频率随量子点的受限强度、回旋频率和耦舍强度的变化情况受温度的显著影响,不过,温度对磁极化子基态能量和振动频率的影响只有在较高温度(O<γ<0.5)时才显现.     

量子环中极化子的温度效应

采用求解能量本征方程和LLP幺正变换方法,研究了量子环中极化子的温度效应.数值计算表明：当温度较低时,温度对极化子的基态能量无影响,当温度较高时,极化子的基态能量随温度的升高而增大;还表明极化子的基态能量随电子—声子耦合强度的增大而减小,随电子受限程度的增强（即量子环内径增大或外径减小）而增大,说明其量子尺寸效应非常显著.     

MOCVD法生长Ca_(0.5)In_(0.5)P外延层的近红外光致发光与温度的依赖关系

测量了用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法在GaAs衬底上生长的Ga_(0.5)In_(0.5)P外延层的近红外光致发光光谱,观察到三个与深能级有关的发光带,其峰值能量分别为1.17,0.99和0.85eV.研究了这些发光带的发光强度,峰值位置和半宽度随温度的变化关系,并初步分析其来源.     

(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P材料的MOCVD生长温度窗口研究

用来制作光电子器件的(Al0.1Ga0.9)0.5 In0.5P为直接带隙的四元合金材料,对应的发光波长为630 nm,在其LP-MOCVD (low press-metalorganic chemical vapor deposition)外延生长过程中温度的高低成为影响其质量的关键,找到合适的生长温度窗口很有必要.实验中分别在700℃,680℃,670℃和660℃的条件下生长出作为发光二极管有源区的(Al0.1Ga0.9)0.5 In0.5P多量子阱结构,通过PL谱的测试对比分析,找出最佳生长温度在670℃附近.之后对比各外延片的PL谱、表面形貌,并对反应室的气流场进行了模拟,对各温度下生长状况的原因作出了深入分析.分析得到,高温下In组分的再蒸发会引起晶格失配并导致位错;低温下O杂质的并入会形成大量非辐射复合中心影响晶体质量,因此导致了(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P生长温度窗口较窄,文章最后提出In源有效浓度的提高是解决高温生长的一条有效途径.     

In液滴在GaAs(001)表面扩散行为的研究

量子点的物理与光电性质主要依赖于其尺寸及密度参数,而量子点的密度、高度等参数又控制着原子在衬底上的成核行为。本文采用液滴外延法在GaAs(001)表面生长金属In液滴,研究了In液滴的扩散运动与衬底温度和沉积速率之间的关系,研究发现,随着衬底温度的升高和沉积速率的降低,In液滴尺寸增大密度却降低。通过得到的实验数据,拟合关于In液滴密度与衬底温度和沉积速率的曲线,分析了量子环的生长机制,并根据原子的表面迁移行为,进一步分析其表面原子扩散机理。     

MOCVD生长Ga0.5In0.5P外延层光学性质的研究

本文用光致发光(PL)研究了MOCVD(金属氧化物化学气相沉积)生长的有序Ga_0.5In_0.5P外延层的光学性质.发现有序程度较强的Ga_0.5In_0.5样品的PL谱中一峰的能量随温度升高,先增大而后又减小.根据已有的报道和本文的实验结果,提出了一个有序Ga_0.5In_0.5P的模型,模型中将有序Ga_0.5In_0.5P看作阶宽随机分布的Ⅱ型多量子阱结构,能带边之下存在带尾态,并用该模型对实验结果进行了较好的解释.     

准一维混合自旋(1/2,5/2)Ising-XXZ模型的量子相干和互信息

准一维混合自旋(1/2, 5/2) Ising-XXZ模型可以用来研究一些材料(如异质三金属化合物Fe-Mn-Cu)的磁性质,该研究也有助于这类材料在量子信息等领域的应用.本文利用转移矩阵法计算了该模型的量子相干和互信息,讨论了Ising作用、温度和磁场对其的影响.结果表明,在极低温度下随Ising作用的增强量子相干逐渐减小,而互信息在各向同性系统中存在一个极小值,在各向异性系统(?=4)中存在多个极小值.进一步研究发现,量子相干和互信息在量子临界点存在突变,其一阶导数在该点存在奇异行为.还研究了有限温度下的量子相干和互信息,当磁场较弱时,两者随温度的升高单调减小;当磁场较强时,热涨落与磁场的竞争使得两者随温度的升高先增大后减小.相比于量子互信息,量子相干存在于更大的磁场和温度范围内,有利于在实验中对其进行调控.     

温度对柱形量子线中极化子性质的影响

利用幺正变换和变分法研究了柱形量子线中温度对极化子性质的影响.计算了柱形量子线中极化子的基态和第一激发态能量.数值计算结果表明,当温度参数γ1,即kBTωLO时,极化子基态和第一激发态能量不随温度的变化而变化;当0γ1,即kBTωLO时,基态和第一激发态能量随温度的升高而增加.而当温度一定时,基态和第一激发态能量随半径的增大而减小,说明了柱形量子线具有明显的量子尺寸效应.     

Si组分对SiGe量子点形状演化的影响

研究了自组织生长SiGe岛（量子点）中Si组分对形状演化的影响.采用UHV/CVD方法生长了 不同Si组分的SiGe岛，用AFM对其形状和尺寸分布进行了分析，实验结果表明SiGe岛从金字 塔形向圆顶形转变的临界体积随Si组分的增大而增大.通过对量子点能量的应变能项进行修正，解释了量子点中Si组分对形状演化的影响.在特定的工艺条件下得到了单模尺寸分布的 金字塔和圆顶形量子点.结果表明，通过调节SiGe岛中的Si组分，可以实现对SiGe岛形状和 尺寸的控制. 关键词： 自组织生长SiGe岛 Si组分 临界体积     

InN量子点的液滴外延及物性表征

由于1. 55μm波段广泛应用于通信领域,为了探索不同生长温度对InN量子点的形貌影响,并且实现自组装InN量子点在1. 55μm通信波段的发光,对InN量子点的液滴外延及物性进行了相关研究。首先利用射频等离子体辅助分子束外延(PA-MBE)技术在GaN模板上,采用液滴外延方法在3种温度下生长了InN量子点结构。生长过程中靠反射高能电子衍射(RHEED)对样品进行原位监控。原子力显微镜(AFM)表征结果表明随着生长温度升高,量子点尺寸变大,密度减小。在生长温度350℃和400℃下,观测到了量子点;当温度高于450℃时,未观测到InN量子点。当生长温度为400℃时,量子点形貌最好,密度为6×10~8/cm~2,对400℃下生长的InN量子点进行了变温PL测试,成功得到InN量子点在1. 55μm波段附近的光致发光,并且随着测试温度的升高,量子点的发光峰位发生了先红移后蓝移最后又红移的S型曲线变化,这种量子点有望在未来应用于量子通信领域。     

原子轰击调制离子束溅射沉积Ge量子点的生长演变

采用离子束溅射沉积的方法在Si衬底上生长Ge量子点,观察到量子点的生长随Ge原子层沉积厚度θ的增加经历了两个不同的阶段.当θ在6—10.5个单原子层(ML)范围内时,量子点的平均底宽和平均高度随θ增加同时增大,生长得到高宽比较小的圆顶形Ge量子点,伴随着量子点的生长,二维浸润层的厚度同时增大,量子点的分布密度缓慢增加;当θ在11.5一17 ML范围内时,获得高宽比较大的圆顶形Ge量子点,量子点以纵向生长为主导,二维浸润层的离解促进量子点的成核和长大,量子点的分布密度随θ的增加快速增大;量子点在θ由10.5 ML增加到11.5 ML时由一个生长阶段转变到另一个生长阶段,其分布密度同时发生6.4倍的增加.离子束溅射沉积Ge量子点的生长演变与在热平衡状态下生长的量子点不同,在量子点的不同生长阶段,其表面形貌和分布密度的变化特点是在热力学条件限制下表面原子动态演变的结果,θ的变化是引起系统自由能改变的主要因素.携带一定动能的溅射原子对生长表面的轰击促进表面原子的扩散迁移,同时压制量子点的成核,在浸润层中形成超应变状态,因而,改变体系的能量和表面原子的动力学行为,对量子点的生长起重要作用.     

钙原子4p_(1/2,3/2)ng(J=3)自电离Rydberg光谱的研究

利用Monte Carlo(MC)方法模拟研究了薄膜生长的初始阶段岛的形貌和岛的尺寸与基底温度和入射粒子剩余能量之间的关系.模型中考虑了粒子的沉积、吸附粒子的扩散和蒸发等过程.结果表明当基底温度从200K变化到260K时,岛的形貌经历了一个从分散生长逐渐过渡到分形生长的过程,并且在较低温度(200K)下,随入射粒子剩余能量的增加,岛的形貌也经历了同样的变化过程.进一步研究证明,随着基底温度的升高或入射粒子剩余能量的增加,沉积粒子的扩散能力显著增强,从而使岛的形貌发生了改变.     

温度对GaSb/GaAs量子点尺寸分布的影响

采用低压金属有机物化学气相沉积 (LP-MOCVD) 法制备GaSb/GaAs量子点。通过对不同生长温度的样品进行分析发现温度的变化对GaSb/GaAs量子点的相位角无明显影响,量子点的形状是透镜型。由于量子点特殊的应力分布,可实现量子点的"自限制"生长。量子点的化学势不连续性以及Ostwald熟化机制的影响使得量子点尺寸分布在一定范围内不连续,会出现两种尺寸模式的量子点生长。Sb原子的表面迁移率对GaSb/GaAs量子点生长有较大的影响。升高温度可有效改善量子点的分立性,在升温过程中量子点体现出其熟化过程,高温时表面原子的解析附作用对量子点尺寸和密度的影响较大。     

ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点发光光谱特性的研究

ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点是一种无毒,无重金属的“绿色”半导体纳米材料。在研究中,制备了三种尺寸的ZnCuInS/ZnSe/ZnS核壳量子点,其直径分别为3.3,2.7,2.3 nm。通过测量不同尺寸的ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的光致发光光谱,其发射峰值波长随尺寸的减小而蓝移。其吸收峰值波长和发射峰值波长分别是510,611(3.3 nm),483,583(2.7 nm)以及447,545 nm(2.3 nm)。ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点具有显著的尺寸依赖效应。ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的斯托克斯位移分别为398 meV(3.3 nm),436 meV(2.7 nm)以及498 meV(2.3 nm),这样大的斯托克斯位移证明,ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的发光机制与缺陷能级有关。同时,对直径为3.3 nm的ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点进行了温度依赖的光致发光光谱的测量,当温度为15～90 ℃时,该量子点发射峰值波长随温度的升高而红移,发光强度随温度的升高而降低,说明ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点是以导带能级与缺陷能级之间跃迁为主的复合发光。     

LPCVD自组织生长Si纳米量子点的发光机制分析

采用低压化学气相沉积 (LPCVD)方法 ,通过纯SiH4气体的表面热分解反应 ,在SiO2 表面上自组织生长了半球状Si纳米量子点 ,在室温条件下实验研究了其光致发光 (PL)特性 ,考察了PL效率与峰值能量随Si纳米量子点尺寸的变化关系。结果指出 ,当Si纳米量子点高度hc<5nm时 ,其PL效率基本保持不变。而当hc>5nm时 ,PL效率则急剧下降。同时 ,PL峰值能量随hc 的减少而增大 ,并与 (l/hc) 2 成正比依赖关系。如当hc 从 5 5nm减小至 0 8nm时 ,其峰值能量从 1 2 8eV增加到 1 4 3eV ,出现了约 0 15eV的谱峰蓝移。我们用量子限制效应 界面发光中心复合发光模型解释了这一实验结果