量子限制受主远红外电致发光器件的制备与测量

采用分子束外延技术生长GaAs/AlAs三量子阱,并在中间的GaAs阱中δ-掺杂浅受主杂质Be原子,制作出量子限制受主远红外Teraherz原型电致发光器件.实验上测量得到4.5 K时器件的电致发光谱（EL）和电传输特性（I-V曲线）.在EL发射谱中清楚地观察到222 cm^-1处宽的尖峰,这来源于Be受主奇宇称激发态到其基态的辐射跃迁,而非辐射弛豫过程则使发射谱的信号很弱.另外在I-V曲线中072和186 V的位置出现两个共振隧道贯穿现象,分别对应于中间δ-掺杂量子阱受主能级1s_3/2(Γ₆+Γ₇)到左边非掺GaAs量子阱中HH带,及右边非掺杂GaAs量子阱中HH重空穴带到中间掺杂GaAs量子阱中Be受主杂质原子奇宇称激发态2p_5/2(Γ₆+Γ₇)能级的共振隧穿.     

量子限制受主的光致发光研究

对一系列δ掺杂浅受主铍（Be）原子的GaAs/AlAs多量子阱和均匀掺杂Be受主的GaAs体材料中Be原子的能级间跃迁进行了光致发光（PL）研究.实验中所用的样品是通过分子束外延技术生长的均匀掺杂Be受主的GaAs外延单层样品和一系列GaAs/AlAs多量子阱样品,并在每量子阱中央进行了Be原子的δ掺杂,量子阱宽度为30 到200 ?.在4.2 K温度下测量了上述系列样品的光致发光谱,清楚地观察到了束缚激子的受主从基态1s_3/2（Γ₆）到第一激发态 关键词： 量子限制受主 光致发光 多量子阱 δ掺杂     

量子限制效应对δ掺杂GaAs/AlAs多量子阱中铍受主态寿命的影响

采用远红外时间分辨光谱,研究了量子限制效应对δ掺杂在GaAs/AlAs多量子阱中铍（Be）受主态寿命的影响.在低温下的远红外吸收谱中,清楚地观察到了三条主要吸收线,它们分别来源于铍受主从基态到它的三个奇宇称激发态的跃迁.实验结果表明：随着量子限制效应的增强,受主激发态寿命而减少,实验测得体材料中Be受主2p激发态的寿命是350 ps,而阱宽10 nm的多量子阱中的寿命是55 ps.量子限制效应对布里渊区折叠声学声子模的影响增强了受主带内空穴与声学声子相互作用,从而加快了受主带内空穴的弛豫过程. 关键词： 量子限制效应 受主态寿命 时间分辨光谱 δ掺杂')" href="#">δ掺杂     

δ-掺杂Be受主GaAs/AlAs多量子阱的空穴共振隧穿（英文）

三个具有不同量子阱宽度的GaAs/AlAs多量子阱结构样品通过分子束外延生长设备生长在半绝缘的(100)p-型GaAs衬底上,并且在量子阱层结构的生长过程中,在GaAs阱层中央进行了Be受主的δ-掺杂。基于这3个结构样品,通过光刻技术和半导体加工工艺制备了相应的两端器件。在4～200 K的温度范围内,我们分别测量了器件的电流-电压特征曲线,清楚地观察到了重、轻空穴通过δ-掺杂Be受主GaAs/AlAs多量子阱结构的共振隧穿现象。发现随着GaAs量子阱层宽的逐渐减小,轻空穴的共振隧穿峰向着高电压方向移动,这个结果和通过AlAs/GaAs/AlAs双势垒结构模型计算的结果是一致的。然而,随着测量温度的进一步升高,两个轻空穴共振峰都朝着低电压的方向移动,并且在150 K温度下,其中一个共振遂穿峰表现为一种振动模式。     

GaAs/AlAs量子阱中受主束缚能和光致发光

从实验和理论上,研究了量子限制效应对GaAs/AlAs多量子阱中受主对重空穴束缚能的影响。实验中所用的样品是通过分子束外延生长的一系列GaAs/AlAs多量子阱,量子阱宽度为3~20nm,并且在量子阱中央进行了浅受主Be原子的δ-掺杂。在4,20,40,80,120K不同温度下,分别对上述样品进行了光致发光谱测量,观察到了受主束缚激子从基态到激发态的两空穴跃迁,并且从实验上测得了在不同量子阱宽度下受主的束缚能。理论上应用量子力学中的变分原理,数值计算了受主对重空穴束缚能随量子阱宽度的变化关系,比较发现,理论计算和实验结果符合地较好。     

基于量子限制的受主带间跃迁太赫兹探测器的制备与测量

使用分子束外延生长设备,在GaAs（100）衬底上生长了量子阱宽度为3 nm的GaAs/AlAs多量子阱样品,并在量子阱层中央进行了Be受主的δ-掺杂。根据量子限制受主从束缚态到非束缚态之间的跃迁,设计并制备了δ-掺杂Be受主GaAs/AlAs多量子阱太赫兹光探测器原型器件。在4.2 K温度下,分别对器件进行了太赫兹光电流谱和暗电流-电压曲线的测量。在6 V直流偏压下,空穴载流子沿量子阱层方向输运。当正入射激光频率为6.8 THz时,器件响应率为2×10^-4 V/W（2 μA/W）。通过器件的暗电流-电压曲线计算了器件全散粒噪声电流,在4.2 K、6 V直流偏压下,全散粒噪声电流为5.03 fA·Hz^-1/2。     

InGaN/GaN多量子阱蓝色发光二极管的实验与模拟分析

分别采用量子阱模型和量子点模型对蓝色InGaN/GaN多量子阱发光二极管电学和光学特性进行模拟,并和实验测量结果进行了比对,结果发现,量子点模型的引入,很好地解决了I-V和电致发光二方面的实验与理论模型间符合程度不好的问题.同时,在I-V曲线特性模拟中发现,在量子点理论模型的基础上,只有考虑到载流子的非平衡量子传输效应,才能得到和实验相接近的I-V曲线,揭示着在InGaN/GaN 多量子阱发光二极管电输运特性中,载流子的非 关键词： InGaN/GaN 发光二极管 数值模拟 量子点模型     

掺杂在GaAs材料中Be受主能级之间的跃迁

通过远红外吸收谱、光致发光光谱和拉曼散射光谱,对均匀掺杂在GaAs材料中Be受主能级之间的跃迁进行了研究.实验中使用的GaAs:Be样品是通过分子束外延设备,生长在半绝缘(100) GaAs衬底之上的外延单层.在4.2 K温度下,对样品分别进行了远红外吸收光谱、光致发光光谱、Raman光谱的实验测量.在远红外吸收光谱中,清楚地观察到了从Be受主1S_(3/2)Γ_8基态到它的三个激发态2P_(3/2)Γ_8, 2P5/2Γ_8和2P5/2Γ_7之间的奇宇称跃迁吸收峰.跃迁能量与先前文献中报道的符合得很好.从光致发光光谱中,观察到了Be受主从1S_(3/2)Γ_8基态到2S_(3/2)Γ_8激发态的两空穴跃迁的发光峰,从而间接地找到了两能级之间的跃迁能量.在Raman光谱中,清楚地分辨出来了Be受主从1S_(3/2)Γ_8基态到2S_(3/2)Γ_8激发态偶宇称跃迁的拉曼散射峰,直接得到了两能级间的跃迁能量.对比发现,分别直接和间接得到的1S_(3/2)Γ8基态到2S_(3/2)Γ8激发态跃迁能量结果是一致的.     

显微光谱研究半绝缘GaAs带边以上E0+Δ0光学性质

通过显微光致发光技术和显微拉曼(Raman)技术研究了半绝缘GaAs (SI-GaAs)晶体的带边附近的发光. 在光荧光谱中，观察到在高于GaAs带边0.348eV处有一个新的荧光峰. 结合Raman谱指认此发光峰来源于GaAs的E₀＋Δ₀能级的非平衡荧光发射. 同时, 通过研究E₀＋Δ₀能级的偏振、激发光强度依赖关系，以及温度依赖关系说明E₀＋Δ₀能级与带边E₀共享了共同的导带位置Γ₆，同时这也说明在GaAs中主要是导带的性质决定了材料的光学行为.同时，通过与n-GaAs和δ掺杂GaAs相比较，半绝缘GaAs晶体的E₀＋Δ₀能级的发光峰更能反映GaAs电子能级高临界点E₀＋Δ₀的能量位置和物理性质. 研究结果说明显微光致发光技术是研究半导体材料带边以上能级光学性质的一种非常有力的研究工具. 关键词： 半绝缘GaAs 显微光致发光 自旋轨道分裂     

(CdSe)1(ZnSe)3/ZnSe短周期超晶格多量子阱的共振Ramam谱

在(CdSe)₁(ZnSe)₃/ZnSe短周期超晶格多量子阱中,根据一维线性链模型计算的结果与实验结果的比较表明,我们在不同的共振条件下分别观察到了来自多量子阱的阱中和垒中ZnSe限制纵光学声子模的Raman散射。与GaAs/AlAs量子阱的偏振选择定则不同,在共振条件下,我们在两种偏振配置下都观察到了阱中ZnSe限制模LO₁,并认为这种不同可能来源于样品特殊的电子子带结构和光学声子行为。 关键词：     

Be掺杂对InGaAsN/GaAs量子阱性能的提高

InGaAsN/GaAs量子阱中进行铍(Be)元素重掺杂能显著提高其光学性质,并且发光波长发生了红移.X射线衍射摇摆曲线清楚地证实了铍掺杂抑制了InGaAsN(Be)/GaAs量子阱在退火过程中的应力释放.对比退火前,退火后的没有进行铍掺杂的量子阱样品的量子阱的X射线摇摆曲线衍射峰明显向GaAs衬底峰偏移;而对于掺铍的量子阱样品而言,这样的偏移要小很多.     

Intra-acceptor hole relaxation in Be δ-doped GaAs/AlAs multiple quantum wells

This paper studies the dynamics of intra-acceptor hole relaxation in Be δ -doped GaAs/AlAs multiple quantum wells (MQW) with doping at the centre by time-resolved pump-probe spectroscopy using a picosecond free electron laser for infrared experiments. Low temperature far-infrared absorption measurements clearly show three principal absorption lines due to transitions of the Be acceptor from the ground state to the first three odd-parity excited states respectively. The pump-probe experiments are performed at different temperatures and different pump pulse wavelengths. The hole relaxation time from 2p excited state to 1s ground state in MQW is found to be much shorter than that in bulk GaAs, and shown to be independent of temperature but strongly dependent on wavelength. The zone-folded acoustic phonon emission and slower decay of the wavefunctions of impurity states are suggested to account for the reduction of the 2p excited state lifetime in MQW. The wavelength dependence of the 2p lifetime is attributed to the diffusion of the Be atom δ -layer in quantum wells.     

Electroluminescence from modulation-doped pseudomorphic AlGaAs/InGaAs/GaAs quantum wells

Low-temperature electroluminescence (EL) is observed in n-type modulation-doped AlGaAs/InGaAs/GaAs quantum well samples by applying a positive voltage between the semitransparent Au gate and alloyed Au-Ge Ohmic contacts made on the top surface of the samples. We attribute impact ionization in the InGaAs QW to the observed EL from the samples. A redshift in the EL spectra is observed with increasing gate bias. The observed redshift in the EL spectra is attributed to the band gap renormalization due to many-body effects and quantum-confined Stark effect.     

Far-infrared absorption studies of Be acceptors in δ-doped GaAs/AlAs multiple quantum wells

We report a far-infrared absorption study of internal transitions of shallow Be acceptors in both bulk GaAs and a series of δ-doped GaAs/AlAs multiple quantum well samples with well thicknesses of 20, 15 and 10 nm. Low temperature far-infrared absorption measurements clearly show three principal absorption lines due to transitions of Beacceptor states from the ground state to the first three odd-parity excited states, respectively. Using a variational principle, the 2p-1s transition energies of quantum confined Be acceptors are calculated as a function of the well width. It is found that the theoretical calculation of the 2p_z → 1s transitions is in good agreement with the D-like line experimental data.     

利用梯度掺杂获得高量子效率的GaAs光电阴极

获得高量子效率且稳定性良好的阴极一直是近年来发展GaAs光电阴极的重要方向。对晶面为(100),掺杂Be,厚度为1μm分子束外延生长的反射式GaAs发射层,设计了一种从体内到表面掺杂浓度由高到低分布的新型梯度掺杂结构。掺杂浓度的范围从1×1019cm-3到1×1018cm-3,并利用(Cs,O)激活技术制备了GaAs光电阴极。光谱响应测试曲线显示,与传统均匀掺杂的GaAs光电阴极相比,梯度掺杂的GaAs光电阴极的量子效率在整个波段都有提高,积分灵敏度可达1580μA/lm,且具有更好的稳定性。讨论了这种新型GaAs光电阴极获得更高量子效率的内在机理。该设计结构是现实可行的,且具有很大发展潜力,它为国内发展高性能GaAs光电阴极提供了一条重要途径。     

InAs/GaAs单量子点中电子/空穴自旋弛豫

利用分子束外延制备了三种类型量子点样品,它们分别是:未掺杂样品、n型Si调制掺杂样品和p型Be调制掺杂样品。在5 K温度下,采用共聚焦显微镜系统,测量了单量子点的光致发光谱和时间分辨光谱, 研究了单量子点中三种类型激子(本征激子、负电荷激子和正电荷激子)的电子/空穴自旋翻转时间。它们的自旋翻转时间常数分别为: 本征激子的自旋翻转时间约16 ns, 正电荷激子中电子的自旋翻转时间约2 ns, 负电荷激子中空穴的自旋翻转时间约50 ps。     

EFFECT OF DOPANT ON THE UNIFORMITY OF InAs SELF-ORGANIZED QUANTUM DOTS

Low-temperature photoluminescence studies have been performed on Si-doped and Bedoped self-organized InAs/GaAs quantum dot(QD) samples to investigate the effect of doping. When Si or Be is doped into the sample,a remarkable decrease in line-width is observed. We relate this phenomenon to a model that takes the Si or Be atoms as the nucleation centers for the formation of QDs. When Si or Be is doped, more smalll uniform quantum dots are formed. The result will be of significance for the application of self-organized InAs quantum dots in semiconductor devices.