聚焦Ga~ 离子束注入方法研制半导体量子线结构

采用聚焦Ga~ 离子束注入方法,在GaAs/Al_(0.3)Ga_(0.7)As多量子阱材料上尝试制备半导体量子线。通过低温光致发光谱,测量了量子线的光电特性,并观察了由于沟道效应导致的深层量子阱的光谱蓝移。     

量子阱吸收谱中的Fano效应

提出在一定的量子阱结构及掺杂浓度下,由于LO声子激发态与电子准连续扩展态的相互耦合,可导致子带跃迁吸收谱的不对称性(亦即Fano线形).推导出此Fano线形的不对称参量的解析表达式,并以GaAg/Al_3Ga_(1-x)As为例,给出几种掺杂浓度和阱结构下的Fano.线形. 关键词：     

纤锌矿MgxZn1-xO/Mg0.3Zn0.7O抛物量子阱中极化子能级

采用改进的Lee-Low-Pines(LLP)中间耦合方法研究纤锌矿Mg x Zn1-x O/Mg0.3Zn0.7O抛物量子阱材料中的极化子能级,给出极化子基态能量、跃迁能量(第一激发态到基态)和不同支长波光学声子对电子态能级的贡献随量子阱宽度d的变化规律。理论计算中考虑了纤锌矿Mg x Zn1-x O/Mg0.3Zn0.7O抛物量子阱材料中声子模的各向异性和介电常数、声子(类LO和类TO)频率等随空间坐标Z变化(SD)效应对极化子能量的影响。结果表明,Mg x Zn1-x O/Mg0.3Zn0.7O抛物量子阱中电子与长波光学声子相互作用对极化子能级的移动很大,使得极化子能量明显降低。阱宽较小时,半空间长波光学声子对极化子能量的贡献较大,而定域长波光学声子的贡献较小;阱宽较大时,情况则正好相反。在d的变化范围内,电子与长波光学声子相互作用对极化子能级的移动(约67~79 meV)比Al x Ga1-x As/Al0.3Ga0.7As抛物量子阱中的相应值(约1.8~3.2 meV)大得多。因此,讨论ZnO基量子阱中电子态问题时要考虑电子与长波光学声子的相互作用。     

Al_xGa_(1-x)As(100)表面性质的研究

用紫外光电子能谱研究了Al_(0.7)Ga_(0.3)As的表面态结构,观察到Al_(0.7)Ga_(0.3)As在价带中的两个表面态结构。在1500L原子氢吸附后消失。研究了这两个表面态结构在热退火消除表面损伤过程中的变化。结合LEED和XPS的实验结果,确定在450℃左右的热退火可以有效地消除损伤,获得一个完整的Al_(0.7)Ga_(0.3)As(100)表面。     

对称GaAs/Al0.3Ga0.7As双量子阱中激子的束缚能

在有效质量近似下采用简单的尝试波函数变分地计算了对称GaAs/Al0.3Ga0.7As双量子阱中激子体系束缚能,研究了体系束缚能随阱宽和垒宽的变化情况.发现双量子阱中激子体系束缚能随阱宽变化同单量子阱情况类似,但束缚能的峰值出现在阱宽为10(A)左右,峰值位置小于单阱的情况;束缚能随垒宽的增加有一极小值,这与波函数向垒中的渗透有关.     

聚焦Ga+离子束注入方法研制半导体量子线结构

采用聚焦Ga⁺离子束注入方法,在GaAs/Al_0.3Ga_0.7As多量子阱材料上尝试制备半导体量子线。通过低温光致发光谱,测量了量子线的光电特性,并观察了由于沟道效应导致的深层量子阱的光谱蓝移。 关键词：     

高In组分InGaNAs/GaAs量子阱的生长及发光特性

采用分子束外延技术(MBE)在Ga As衬底上外延生长高In组分(40%)In Ga NAs/Ga As量子阱材料,工作波长覆盖1.3~1.55μm光纤通信波段。利用室温光致发光(PL)光谱研究了N原子并入的生长机制和In Ga NAs/Ga As量子阱的生长特性。结果表明:N组分增加会引入大量非辐射复合中心;随着生长温度从480℃升高到580℃,N摩尔分数从2%迅速下降到0.2%;N并入组分几乎不受In组分和As压的影响,黏附系数接近1;生长温度在410℃、Ⅴ/Ⅲ束流比在25左右时,In_(0.4)Ga_(0.6)N_(0.01)As_(0.99)/Ga As量子阱PL发光强度最大,缺陷和位错最少;高生长速率可以获得较短的表面迁移长度和较好的晶体质量。     

GaAs/Al_(0.23)Ga_(0.77)As双量子阱的带边不连续性和阱间耦合

本文报道在300和77K对一组具有不同垒宽Lb的GaAs/Al_(0.23)Ga_(0.77)As双量子阱样品的光调制反射谱(PR)的研究结果。除观察到11H,11L和22H等容许跃迁外,同时还识别一个从Al_(0.23)Ga_(0.77)As价带顶至量子阱第一电子束缚能级的跃迁,另一个从量子阱第一轻空穴束缚能级至Al_(0.23)Ga_(0.77)As导带底的跃迁。利用这些跃迁确定导带边不连续性为0.63。对Lb≤40实验观察到11H和11L跃迁都明显地分裂成对称和反对称分量,对分裂大小的实验值与理论计算作了比较。在77K的11H的PR谱中在高能端明显地出现一个肩形峰,其形状不能用PR标准线形来拟合。如认为它对应于带间跃迁,并由此估计激子的束缚能约为8meV。     

氮化物抛物量子阱中类氢杂质态能量

采用变分方法研究氮化物抛物量子阱(GaN/Al_xGa_1-xN)材料中类氢杂质态的能级,给出基态能量、第一激发态能量、结合能和跃迁能量等物理量随抛物量子阱宽度变化的函数关系.研究结果表明,基态能量、第一激发态能量、基态结合能和1s→2p±跃迁能量随着阱宽L的增大而减小,最后接近于GaN中3D值.GaN/Al_0.3Ga_0.7N抛物量子阱对杂质态的束缚程度比GaAs/Al_0.3Ga_0.7As抛物量子阱强,因此,在GaN/Al_0.3-Ga_0.7N抛物量子阱中束缚于杂质中心处的电子比在GaAs/Al_0.3Ga_0.7As抛物量子阱中束缚于杂质中心处的电子稳定.     

GaAs/AlxGa1-xAs量子阱能级结构设计与光谱分析

通过理论计算对用于量子阱红外探测器的GaAs/AlxGa1-xAs量子阱能级结构进行模拟设计,将不同生长结构的量子阱材料的光响应谱和光致荧光谱(PL)与计算结果进行比较.说明量子阱生长结构与量子阱能级结构的关系.欲使量子阱红外探测器的响应峰值在8μm附近,则需量子阱结构中阱宽为47nm,垒中Al含量为029.理论计算与测试结果符合得较好. 关键词：     

量子阱中电子-LO声子相互作用引起共振喇曼散射的不对称线形

提出在量子阱中,由于连续态电子与LO声子相互作用,通过对量子阱进行某种设计,并以特定的激光频率入射,可以导致Raman谱中很强的Fano现象.以GaAs-Al_2Ga_(1-x)As为例计算了几种量子阱结构下的不对称参量q,并给出了相应的Fano线形 关键词：     

InGaAs/AlGaAs量子阱红外探测器中势垒生长温度的研究

InGaAs/AlGaAs量子阱是中波量子阱红外探测器件最常用的材料体系,本文以结构为2.4 nm In_(0.35)Ga_(0.65)As/40 nm Al_(0.34)Ga_(0.66)As的多量子阱材料为研究对象,利用分子束外延生长,固定InGaAs势阱的生长温度(465°C),然后依次升高分别选取465,500,545,580°C生长AlGaAs势垒层,从而获得四个不同的多量子阱样品.通过荧光光谱以及X射线衍射测试系统分析了势垒层生长温度对InGaAs量子阱发光和质量的影响,并较准确地给出了量子阱大致的温致弛豫轨迹:465—500°C,开始出现相分离,但缺陷水平较低,属弹性弛豫阶段;500—545°C,相分离加剧并伴随缺陷水平的上升,属弹性弛豫向塑性弛豫过渡阶段;545—580°C,相分离以及缺陷水平急剧上升,迅速进入塑性弛豫阶段,尤其是580°C时,量子阱的材料质量被严重破坏.     

V形GaAs/AlGaAs量子线结构的微区光致发光谱研究

在室温下用显微光致发光的方法对单根V形GaAs/AlGaAs量子线进行了沿垂直于量子线方向的 空间分辨扫描测试,观察到各种量子结构的光致发光谱随空间位置的变化.在量子线区域附 近观察到来自量子线(QWR)、颈部量子阱(NQWL)和垂直量子阱(VQWL)等各种结构的发光,而 在距离量子线约1μm以远的发光光谱表现出侧面量子阱(SQWL)的发光.对全部发光光谱用高 斯线形进行了拟合,发现QWR和SQWL的发光包含了两个荧光峰,将它们分别归诸为电子到轻 、重空穴的跃迁.拟合后发光强度的空间变化直接确定了与量子线 关键词： V形GaAs/AlGaAs量子线 显微光致发光 空间分辨扫描     

双波泵浦非对称量子阱的光学整流效应

为了实现基于光整流方式的室温下宽调谐高效率太赫兹源,设计了一种适于双波长CO2激光器共振子带跃迁泵浦的双阱嵌套形非对称量子阱结构,结构组分为Al0.5Ga0.5As/Ga As/Al0.2Ga0.8As,采用密度矩阵及迭代方法计算了其二阶非线性光整流系数χo(2)表达式,在导带为抛物线形和非抛物线形两种条件下对χo(2)进行对比研究。计算结果表明,其偶极跃迁矩阵元随量子阱总阱宽的增大而逐渐减小。当固定量子阱总阱宽及其中一束泵浦光波长不变时,χo(2)随着另一束泵浦光波长的增加,呈现出先增大后减小的变化趋势。当深阱为7 nm、总阱宽为23 nm、两束泵浦光相等为10.64μm时,χo(2)达到最大值5.925×10-6m/V;随着总阱宽的增大,χo(2)曲线呈现"红移"现象,其原因为量子限制效应导致了不同阱宽条件下的量子阱能级值差不同,从而造成满足泵浦光光子能量与能级差共振条件的变化。导带为抛物线形和非抛物线形两种条件下的χo(2)的最大值对应泵浦光波长基本相同,χo(2)数值上的差异主要由跃迁矩阵元的不同导致。     

零砷压下Ga液滴在AlGaAs表面扩散行为的研究

本文研究了Ga液滴在Al_(0.4)Ga_(0.6)As表面的扩散行为.在衬底温度为380℃时,在Al_(0.4)Ga_(0.6)As薄膜上沉积3 MLGa液滴;在零砷压下,通过改变退火时间(0 s, 150 s, 300 s, 450 s, 600 s)观察液滴形貌变化,利用剖面线、坑洞和液滴的比例变化分析发现液滴高度随时间延长越来越低,直至形成坑洞,Ga液滴内部的原子在Al_(0.4)Ga_(0.6)As表面上首先向外扩散,而后与表面As原子结合成环,约在退火时间到500 s时扩散模式逐步变化为向下溶蚀.利用公式计算出最初Ga覆盖率约为2.6 ML,并且在380℃下Ga液滴在Al_(0.4)Ga_(0.6)As表面的液滴消耗速率为0.0065 ML/s.     

In_(0.22)Ga_(0.78)As/GaAs量子阱光致发光谱电子辐照效应研究

对未掺杂的In_(0.22)Ga_(0.78)As/GaAs量子阱材料开展了能量为1 MeV、电子注量达1×1016/cm~2的电子束辐照实验。实验结果显示,电子束轰击量子阱材料,通过能量传递在材料中引入缺陷,导致光致发光减弱;电子束辐照后的量子阱中同时存在应力释放和原子互混现象,导致量子阱的发光峰先红移后蓝移;辐照后的量子阱发光波长取决于应变弛豫和扩散的共同作用。     

调制掺杂的应变In_(0.60)Ga_(0.40)As/In_(0.52)Al_(0.48)As多量子阱结构的光致发光谱研究

报道了调制掺杂的应变In_(0.60)Ga_(0.40)As/In_(0.52)Al_(0.48)As多量子阱中室温光致发光光谱.观察到n=1和2电子子带到n=1重空穴子带的强发光峰.在低温下可以观察到n=1电子子带到n=1轻空穴弱发光肩胛.通过对发光强度随激发功率及温度依赖关系以及理论模型的分析研究,认为该调制掺杂量子阱中辐射复合效率降低的主要机制是应变失配位错对载流子的陷阱作用.界面上的失配位错是陷阱的主要来源.并用静态的光致发光理论模型对实验结果进行了解释.     

应变多量子阱激光器的阱数与腔长

本文从理论上分析计算并给出了应变多量子阱激光器阱数与腔长的优化设计结果.考虑到多生子阱阱区的注入不均匀性,提出了一种新的分析和计算方法.以1.55μmInGaAs(P)1.5%压缩应变多量子阱激光器为例,最佳的阱数为4个,最佳腔长为500μm左右.     

分子束外延生长的(GaAs1－xSbx/InyGa1－yAs)/GaAs量子阱光致发光谱研究

报道了(GaAs_1-xSb_x/In_yGa_1-yAs)/Ga As量子阱结构的分子束外延生长与光致发光谱研究结果.变温与变激发功率光致发光谱的研究表明了此结构 为二型量子阱发光性质.讨论了光谱双峰结构的跃迁机制.通过优化生长条件，获得了室温1 31μm发光. 关键词： 分子束外延 量子阱 二型发光     

不同周期数的GaInAs/GaAsP多量子阱太阳能电池

为了研究不同量子阱周期数下GaInAs/GaAsP多量子阱太阳能电池性能的变化规律,利用金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)制备了不同周期数的双结多量子阱太阳能电池样品以及无量子阱双结结构的参考样品,利用高分辨率X射线衍射仪(HXRD)和高分辨率透射电镜(TEM)测试了样品的晶体质量,同时在AM0(1×)光谱条件下测试了样品的I-V特性曲线和相应子电池的外量子效率。最终得到了高晶体质量、吸收截止波长在954 nm的Ga_(0.89)In_(0.11)As/GaAs_(0.92)P_(0.08)多量子阱结构,扩展波段的外量子效率最高达到75.18%,电池光电转换效率相对于无量子阱结构提升2.77%。通过对比测试结果发现,随着量子阱结构周期数的增加,太阳能电池在扩展波段(890~954 nm)的外量子效率不断提高,常规波段的短波响应(300~700 nm)会出现下降,长波响应(700~890 nm)会出现上升,短路电流和转换效率相应提升并趋于饱和。