具有超晶格应力调制结构的绿光InGaN/GaN多量子阱的发光特性

研究了具有InGaN/GaN超晶格(SL)插入结构的绿光InGaN/GaN多量子阱(MQW)的发光特性。结构测试表明,SL插入结构并没有引起MQW中平均In组份的增加,而是改变了In组份的分布,形成了高In组份的量子点和低In组份量子阱。其电致发光(EL)谱和光致发光(PL)谱均出现了双发光峰。我们认为这两个 峰分别来自于量子点和量子阱,且存在着载流子从阱向点转移的输运机制。最后变温PL积分强度的Arrhenius 拟合表明,SL插入结构并没有在MQW中引入新的缺陷,使其发光效率下降。     

垒掺In提高InGaN/GaN多量子阱发光特性

利用金属有机物化学气相淀积技术在蓝宝石衬底上生长InGaN/GaN多量子阱结构.对多量子阱垒层掺In和非掺In进行了比较研究，结果表明，垒掺In 的样品界面质量变差，但明显增加了光致发光谱的峰值强度和积分强度，带边峰与黄光峰强度之比增大，降低了表面粗糙度.利用这两种结构制备了相应的发光二极管(LED)样品.通过电荧光测量可知，垒掺In的LED比非掺In的LED有较高的发光强度和相对均匀的波长，这主要是由于垒掺In后降低了阱与垒之间晶格失配的应力，从而降低了极化电场，提高了辐射复合效率. 关键词： InGaN/GaN多量子阱 X射线双晶衍射 原子力显微镜 光致发光     

InxGa1-xN量子阱蓝光LED光电特性与量子阱束缚态能级的关系

运用软件模拟和理论计算的方法分析了量子阱宽度的变化对量子阱束缚态能级与光电性能产生的影响,建立了束缚态分裂能级理论模型。分析结果表明:当量子阱宽较窄时,极化效应导致的能带弯曲是光谱红移的主要原因,而电子泄漏是导致效率下降的主要原因;当阱宽较大时,能级填充是导致光谱红移的主要原因,俄歇复合与载流子离域是导致效率下降的主要原因。由本文得出,当量子阱宽为2.5～3.5 nm时,InGaN/GaN发光二极管获得最大内量子效率与发光效率。     

CdSe/ZnSe复合结构非对称量子阱的发光特性

利用MOCVD技术在GaAs衬底上外延生长了非对称量子阱结构CdSe/ZnSe材料,通过对其稳态变温光谱及变激发功率光谱,研究了其发光特性。稳态光谱表明:在82～141K时,观测到的两个发光峰来源于不同阱层厚度的量子阱激子发光,用对比实验验证了高能侧发光的来源。宽阱发光强度先增加后减小,将其归结为激子隧穿与激子热离化相互竞争的结果。通过Arrhenius拟合,对宽阱激子热激活能进行了计算。82K时变激发功率PL光谱表明:由于激子隧穿的存在,使得窄阱发光峰位不随激发功率变化而变化,宽阱发光峰位随激发功率增加发生了蓝移,并对激子隧穿进行了实验验证。     

刻蚀改变InGaN/AIGaN应变多量子阱发光特性

为了分析干法刻蚀对应变多量子阱(SMQWs)发光特性的影响,采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术对金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长的InGaN/AlGaN应变多量子阱覆盖层表面刻蚀了约95 nm.通过光致发光(PL)特性表征发现,干法刻蚀后量子阱光致发光强度较未刻蚀量子阱光致发光强度提高了近3倍.干法刻蚀后,量子阱表面呈现高低起伏状形貌,粗糙度提高,出射光在起伏状粗糙形貌表面反复散射,从而逃逸概率增大,有助于光致发光强度增强.理论计算结果得出表面形貌变化引起的量子阱光致发光强度增强因子约为1.3倍.另外,由于所采用的感应耦合等离子体功率较小,刻蚀损伤深度几乎不会达到量子阱阱层,然而干法刻蚀过程中Ar离子隧穿到量子阱阱层内部可能形成新的发光中心,从而使量子阱的发光强度得到提高.     

刻蚀改变InGaN/AlGaN应变多量子阱发光特性

为了分析干法刻蚀对应变多量子阱(SMQWs)发光特性的影响,采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术对金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长的InGaN/AIGaN应变多量子阱覆盖层表面刻蚀了约95 nm。通过光致发光(PL)特性表征发现,干法刻蚀后量子阱光致发光强度较未刻蚀量子阱光致发光强度提高了近3倍。干法刻蚀后,量子阱表面呈现高低起伏状形貌,粗糙度提高,出射光在起伏状粗糙形貌表面反复散射,从而逃逸概率增大,有助于光致发光强度增强。理论计算结果得出表面形貌变化引起的量子阱光致发光强度增强因子约为1．3倍。另外,由于所采用的感应耦合等离子体功率较小,刻蚀损伤深度几乎不会达到量子阱阱层,然而干法刻蚀过程中Ar离子隧穿到量子阱阱层内部可能形成新的发光中心,从而使量子阱的发光强度得到提高。     

MOCVD制备InxGa1－xN/GaN MQWs的温度依赖性

利用方势阱模型对In_xGa_1－xN/GaN MQWs结构的光特性进行了量子力学定性理论分析.并在MO源流量恒定条件下，在570℃～640℃范围内进行了不同生长温度的多量子阱制备实验，对In_xGa_1－xN制备过程中的In组份掺入效率的温度依赖关系进行研究.通过对制备样品的PL谱测量分析，得到了587℃～600℃的In组份最佳掺入温度区间.     

InxGa1－xAs缓冲层上InyGa1－yAs/(Al)Ga

本文中,发现在In_xGa_1-xAs缓冲层上非故意掺杂的In_yGa_1-yAs/(Al)GaAs超晶格样品中存在着两个互相反向的自建电场区,一个位于样品表面,另一个位于In_xGa_1-xAs缓冲层和超晶格界面。据此,合理地解释了样品的光伏测试结果,并对此类样品的MOCVD生长工艺给予指导。     

极化效应对InGaN/GaN多量子阱结构光电特性的影响

通过求解修正的基于k·p方法的有效质量哈密顿方程并与泊松方程进行自洽,得到在极化效应影响下InGaN/GaN多量子阱的能带结构和自发辐射谱.计算结果表明,极化效应使InGaN/GaN多量子阱结构的带边由方形势变成三角形势,使导带和价带间的带隙宽度减小导致发光峰值波长红移,并使电子和空穴的分布产生空间分离从而减小发光效率...     

ZnSe/BeTe Ⅱ型量子阱中界面结构对发光特性的影响

报道了具有特殊界面结构(界面包含三个Zn—Te或Te—Zn化学键)的非掺杂ZnSe/BeTe II 型量子阱在低温(5—10 K)条件下的空间间接光致发光(PL)光谱的实验结果. PL光谱显示了一个较弱的双峰结构和较低的线性偏振度,并且这两个峰的线性偏振度相反. 此外,这个PL光谱也强烈地依赖于一个外加电场的变化. 这些结果表明样品的两个发光峰是分别来自两个界面的发光跃迁,并且特殊界面结构降低了空间间接PL的发光效率和线性偏振性,以及界面附近的内秉电场. 随着激发强度的增加,PL谱的高能端发光峰显示了一个 关键词： Ⅱ型量子阱 光致发光 界面结构     

MOCVD生长InxGa1-xN合金微观结构和光学特性

利用发光光谱、X射线衍射(XRD)、原子力显微(AFM)等实验方法对MOCVD生长的InxGa1-xN合金进行了研究。原子力显微图样表明样品表面出现纳米尺度为微岛状结构。样品PL和PLE谱表明,其主要吸收峰位于波长为365,474nm,发光峰的位置位于波长为545,493nm处,其中545nm发光峰半高宽较493nm发光峰宽,这两个峰分别起源于In(Ga)N浸润层和InGaN层发光,浸润层局域化激子和岛状微观结构弛豫特性是产生发光峰Stokes移动的重要原因。     

MOVPE生长的InGaN/GaN单量子阱的光致发光和光吸收特性

研究了用金属有机物气相外延(MOVPE)法在蓝宝石衬底上生长的In组分浓度保持不变的InGaN/GaN单量子阱结构在室温下的发光特性和光吸收特性.实验结果表明,在InGaN厚度<3nm时,随着样品InGaN势阱层宽度的增加(1nm),光致发光(PL)谱的发光峰值波长出现明显的红移33nm现象,而且发光强度下降8%,谱线半峰全宽(FWHM)展宽,通过对样品的透射、反射光谱研究发现,量子阱层窄(1.5nm)的样品在波长接近红外区时出现无吸收的现象,即R+T达到了100%,而在阱层较宽的样品中没有发现这一现象,对引起这些现象的原因进行了讨论.这些结果有助于开发和优化三族氮化物半导体光电器件的进一步研究工作.     

Vibration Spectra of Quasi-confined Optical Phonon Modes in an Asymmetric Wurtzite AlxGa1-xN/GaN/AlyGa1-yN Quantum Well

Based on the dielectric continuum model and Loudon's uniaxial crystal model,the properties of the quasiconfined (QC) optical phonon dispersions and the electron-QC phonons coupling functions in an asymmetric wurtzite quantum well (QW) are deduced via the method of electrostatic potential expanding.The present theoretical scheme can naturally reduce to the results in symmetric wurtzite QW once a set of symmetric structural parameters are chosen.Numerical calculations on an asymmetric A1N/GaN/Al0.15Ga0.85N wurtzite QW are performed.A detailed comparison with the symmetric wurtzite QW was also performed.The results show that the structural asymmetry of wurtzite QW changes greatly the dispersion frequencies and the electrostatic potential distributions of the QC optical phonon modes.     

CdSeS量子点的光吸收谱亚结构和光致发光激发谱分析

用光致发光激发(PLE)谱分析吸收谱的亚结构。实验样品是共熔法制备的CdSeS量子点玻璃,量子点的生长时间分别为2h和4h,高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析得到样品中量子点的平均直径分别为3．6nm和3．8nm。在室温下对样品进行了光吸收谱和光致发光激发谱研究。光吸收谱显示了量子尺寸效应,光致发光激发谱中低能端有两个明显的峰。考虑价带简并以及电子与空穴之间的相互作用,通过理论分析和数值计算,得到1S3/2-1Se和2S3/2-1Se的跃迁能量及其随量子点半径的变化,由此确认光致发光激发谱中的两个峰分别为1S3/2-1Se和2S3/2-1Se跃迁。     

Optical Properties of Zinc-Blende InGaN/GaN Quantum Well Structures and Comparison with Experiment

Optical properties of zinc-blende InGaN/GaN Q W structures are investigated using the multiband effective-mass theory. The transition wavelength values at 300 K ranged from 440 to 570nm in the investigated range of the In composition and the well width. The theoretical wavelengths show reasonable agreement with the experimental results. The optical gain decreases with the increasing well width. This is mainly due to the reduction in the quasi-Fermi-level separation because the optical matrix element increases with the well width.     

垒层厚度对InGaN/GaN多量子阱电注入发光性能的影响及机理

研究了不同垒厚对InGaN/GaN多量子阱电注入发光性能的影响及机理。实验发现,当GaN垒层的厚度从6 nm增大到24 nm时,垒厚的样品发光强度更强,而且当注入电流增加时,适当增加垒厚,可以更显著增加发光强度。进一步结合发光峰位和光谱宽度的研究表明,由于应力和极化效应的存在,当垒层厚度在6~24 nm范围内时,适当增加垒层厚度不仅会使得能带的倾斜加剧,减少电子泄露,而且也会增加InGaN阱层的局域态深度,从而改善量子阱的发光性能。     

声子色散对抛物量子点中极化子基态能量的影响

在声子色散影响下利用压缩态变分法计算了抛物量子点中弱耦合极化子的基态能量。采用的变分方法是基于逐次正则并且利用单模压缩态变换处理通常被我们所忽略的在第一次幺正变换中产生的声子产生湮灭算符的双线性项。计算得出了在考虑声子色散的情况下抛物量子点中弱耦合极化子的基态能量的数学表达式。讨论了抛物量子点中在电子-声子弱耦合情况下,受限长度,电子-声子耦合常数,色散系数与极化子基态能量之间的依赖关系。     

纤锌矿GaN/AlxGa1-xN量子阱中极化子能量

采用LLP变分方法研究了纤锌矿GaN/Al_xGa_1-xN量子阱材料中极化子的能级,给出极化子基态能量、第一激发态能量和第一激发态到基态的跃迁能量与量子阱宽度和量子阱深度变化的函数关系。研究结果表明,极化子基态能量、第一激发态能量和跃迁能量随着阱宽L的增大而开始急剧减小,然后缓慢下降,最后接近于体材料GaN中的相应值。基态能量和第一激发态到基态的跃迁能量随着量子阱深度的增加而逐渐增加,窄阱时这一趋势更明显。纤锌矿氮化物量子阱中电子-声子相互作用对能量的贡献比较大,这一值(约40meV)远远大于闪锌矿(GaAs/Al_xGa_1-xAs)量子阱中相应的值(约3meV)。因此讨论GaN/Al_xGa_1-xN量子阱中电子态问题时应考虑电子-声子相互作用。