低温近场光学显微术对InGaN/GaN多量子阱电致发光温度特性的研究

使用实验室自制的低温近场光学显微镜研究了InGaN/GaN多量子阱发光二极管在室温和液氮 温度下的近场光学像和近场光谱，发现随着温度的降低，不仅近场光学像的光强起伏大大减 小，量子阱发光峰先蓝移后红移，而且在液氮温度下在光子能量更高的位置上出现了新的发 光峰.通过对实验结果的分析，我们将这个新出现的峰归结为p-GaN层中导带底-受主能级间 跃迁形成. 关键词： InGaN/GaN多量子阱 发光二极管 近场光学 低温     

影响GaN基蓝光LED能带结构与光谱特性关系的仿真研究

本文采用Silvaco TCAD软件对GaN基InGaN/GaN量子阱蓝光发光二极管(LED)的光谱特性进行了仿真研究。研究结果表明:光谱会随着注入电压的增加而产生蓝移现象,并出现0.365μm处的紫外光发光峰;发光效率在正向电流较小时增长很快,随着正向电流进一步增加而逐渐趋于饱和;随着量子阱中In组分和量子阱阱层厚度的增加,发光光谱出现红移现象,并且发光效率下降。仿真结果对GaN基InGaN/GaN量子阱结构蓝光LED的设计和优化提供一定的依据。     

GaN基量子阱的激子跃迁和光学性质

采用光致发光谱、光致发光激发谱以及拉曼光谱对GaN基量子阱材料进行了实验观察和分析 .实验结果表明样品中量子点结构不均匀及InGaN层中In成分分布不均匀 ,且其光致发光谱的波峰是由自由激子辐射复合发光引起的 .同时由室温下InGaN/GaN量子阱的拉曼谱可得知InGaN/GaN多量子阱的结构特征     

金属有机化学气相沉积外延技术生长GaN基半导体发光二极管和激光二极管(Ⅱ)

如今，InGaN／GaN基量子阱发光二极管已经商业化，而且InGaN／GaN基量子阱激光二极管已实现连续波室温运转，使用寿命超过10000小时，虽然如此，但还没有完全搞清楚这些器件的发光机理．试验中通常使用连续输出He-Cd激光器（325nm）作光源，或者使用20—50mA注入电流来研究In—GaN量子阱样品或发光二极管光学性质，本文上篇研究了量子阱厚度与发光二极管发光功率的关系，lnGaN和GaN之间的晶格失配产生压电场，从而导致量子束缚斯塔克效应，而量子束缚斯塔克效应强     

蓝光激光器结构中InGaN/GaN多量子阱界面效应的精细光致发光光谱研究

金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备InGaN/GaN多量子阱结构时,在GaN势垒层生长的N2载气中引入适量H2,能够有效改善阱/垒界面质量从而提升发光效率.本工作利用光致发光(PL)光谱技术,对蓝光激光器结构中的InGaN/GaN多量子阱的发光性能进行了精细的光谱学测量与表征,研究了通H2生长对量子阱界面的调控...     

InGaAs/GaAs应变量子阱的光谱研究

分别用光致发光谱（PL），光伏谱（PV）及时间分辨谱（TRPL）的方法，测量了应变InGaAs/GaAs单量子阱和多量子阱在不同温度下的光谱，发现单量子阱与多量子阱有不同的光学4性质。多量子阱PL谱发光峰和PV谱激子峰的强度与半高宽都比单量子阱的大，但单量子阱的半高宽随着温度的升高增大很快，这是由激子－声子耦合引起的，通过时间分辨谱研究发现了量子阱子能级之间的跃迁，多量子阱的发光寿命明显比单量子阱的长，我们利用形变势模型对量子阱的能带进行了计算，很好地解释了实验结果。     

纤锌矿InGaN staggered量子阱中的激子态和光学性质

本文将基于有效质量近似下的变分法,理论研究了纤锌矿InGaN/GaN staggered量子阱中的激子态和光学性质.数值结果显示了InGaN量子阱中的量子尺寸和staggered受限垒对束缚于量子阱中的激子态和光学性质有着明显的影响.当阱宽增加时,量子受限效应减弱,激子结合能降低,带间发光波长增加.另一方面,当量子阱中staggered受限势增加时,量子受限效应增强,激子结合能升高,带间发光波长降低.本文的理论结果证明了可以通过调节staggered垒高和量子尺寸来调控纤锌矿InGaN staggered量子阱中的激子态和光学性质.     

纤锌矿InGaN staggered量子阱中的激子态和光学性质

本文将基于有效质量近似下的变分法,理论研究了纤锌矿InGaN/GaN staggered 量子阱中的激子态和光学性质。数值结果显示了InGaN量子阱中的量子尺寸和staggered受限垒对束缚于量子阱中的激子态和光学性质有着明显地影响。当阱宽增加时,量子受限效应减弱,激子结合能降低, 带间发光波长增加。另一方面,当量子阱中staggered受限势增加时,量子受限效应增强,激子结合能升高,带间发光波长降低。本文的理论结果证明了可以通过调节staggered垒高和量子尺寸来调控纤锌矿InGaN staggered 量子阱中的激子态和光学性质。     

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.     

硅衬底生长的InGaN/GaN多层量子阱中δ型硅掺杂n-GaN层对载流子复合过程的调节作用

为了解决在单晶硅衬底上生长的InGaN/GaN多层量子阱发光二极管器件发光效率显著降低的问题,使用周期性δ型Si掺杂的GaN取代Si均匀掺杂的GaN作为n型层释放多层界面间的张应力。采用稳态荧光谱及时间分辨荧光谱测量,提取并分析了使用该方案前后的多层量子阱中辐射/非辐射复合速率随温度（10~300 K）的变化规律。实验结果表明引入δ-Si掺杂的n-GaN层后,非辐射复合平均激活能由（18±3）meV升高到（38±10）meV,对应非辐射复合速率随温度升高而上升的趋势变缓,室温下非辐射复合速率下降,体系中与阱宽涨落有关的浅能级复合中心浓度减小,PL峰位由531 nm左右红移至579 nm左右,样品PL效率随温度的衰减受到抑制。使用周期性δ型Si掺杂的GaN取代Si均匀掺杂的GaN作为生长在Si衬底上的InGaN/GaN多层量子阱LED器件n型层,由于应力释放,降低了多层量子阱与n-GaN界面、InGaN/GaN界面的缺陷密度,使得器件性能得到了改善。     

入射激光功率对硅纳米线拉曼光谱及荧光光谱的影响

一维纳米材料硅纳米线是目前重要的光电材料之一,采用化学气相沉积法制备了硅纳米线,实验研究了不同功率532 nm激光激发下的拉曼光谱和荧光光谱,随着入射激光功率的增加,一阶拉曼光谱出现红移和非对称加宽,而且红移同入射激光功率成正比,光致荧光光谱出现蓝移和双峰结构。使用声子限域效应、应变效应和激光非均匀加热效应对实验结果进行了分析,并采用matlab模拟了入射激光功率同拉曼频移的理论关系曲线,结果表明激光非均匀加热效应是引起拉曼光谱和光致荧光光谱变化的主要原因。     

拉曼-光荧光光谱热壁外延生长GaAs/Si薄膜晶体质量研究

本文研究了用热壁外延（HWE）技术在Si衬底上,不同工艺条件生长的GaAs薄膜的拉曼（Raman)和光荧光（PL）光谱。研究表明,在室温下,GaAs晶膜的拉曼光谱的265cm^-1模声子（TO）峰和290cm^-1纵声子（LO）峰的峰值和面积之比随晶膜质量的变化而逐渐变大,FWHM变窄且峰值频移变小,而PL光谱出现在900nm光谱的FWHM较窄,这表明所测得的薄膜为单晶晶膜,在另外一些工艺条件下生长的GaAs薄膜拉曼光谱峰形好,但测不出PL光谱,所生的膜不是单晶,同时对同一晶膜也可判断出其均匀程度,因此我们可以通过拉曼光谱和荧光光谱相结合评定外延膜晶体质量。     

Zn1—xMnx／ZnSe应变超晶格分子束外延生长及光学特性研究

用分子束外延方法在ＧａＡｓ（１００）衬底上成功生长了高质量的Ｚｎ１－ｘＭｎｘＳｅ／ＺｎＳｅ（ｘ＝０．１６），超晶格结构，用Ｘ射线衍射和低温光致发光（ＰＬ）对其结构，应变分布以及光学性能进行了研究，结果表明，２Ｋ温度下，Ｚｎ１－ｘＭｎｘＳｅ／ＺｎＳｅ超晶格的光致发光中主发光峰对应于ＺｎＳｅ阱中基态电子和基态轻空穴之间的自由激子跃迁，而且其峰位相对于ＺｎＳｅ薄膜材料的自由激子峰有明显移动。其中，当超晶     

297 K和0.13～1 GPa压力下菱镁矿的拉曼光谱实验研究

在T=297 K,130 MPa＜P＜967 MPa下用拉曼光谱对菱镁矿1 094 cm-1峰随压力变化关系进行了测量,结果表明随着压力增大,1 094 cm-1峰往高波数方向移动,其波峰位置与压力关系为：ν(cm-1)=0.007 44×P(MPa)+1 093.3。在T=297 K,130 MPa＜P＜967 MPa时,菱镁矿可用作地质压力计。压力与菱镁矿1 094 cm-1峰偏移量关系为：P(MPa)=125.8×(Δν_p)_{1 094}+124.7,(1 094 cm-1＜ν_p＜1 101 cm-1)。在实验的压力范围内未观察到菱镁矿的相变和有机物的生成。     

多孔硅的制备条件对其光致发光特性的影响

不同的实验条件下制备的多孔硅的光致发光(PL)特性是不同的,这是许多研究产生分歧的主要原因。对比分析了阳极氧化电流密度、阳极氧化时间、溶液浓度以及自然氧化时间对多孔硅光致发光光谱的影响。认为在一定的范围内,多孔硅的发光峰位会随电流密度的增大而蓝移,要获得较强的发光,需要选择合适的电流密度;随着腐蚀时间的延长,多孔硅的发光峰位也发生蓝移。当HF酸的浓度较小时,峰位随浓度的增大表现为向低能移动;而当HF酸的浓度较大时,峰位随浓度的增大则表现为移向高能。多孔硅在空气中自然氧化,其发光峰位发生蓝移,而发射强度随放置时间的延长而降低。并用量子限制模型和发光中心模型对实验结果进行解释。     

较高掺杂浓度下CdSe/ZnS量子点光纤光致荧光光谱

制备了一种较高浓度掺杂的CdSe/ZnS量子点掺杂光纤.测量了不同掺杂浓度和不同光纤长度下的量子点光纤光致荧光光谱,得剑了荧光峰值增益最大时的量子点掺杂浓度和光纤长度.与低浓度掺杂光纤相比,较高掺杂浓度光纤中的荧光峰值光强明显提高.荧光峰值光强随光纤长度的变化在短距离内(L<1 cm)急剧上升,之后缓慢均匀下降.波长473 nm激励光强随光纤}乏度的变化呈指数形式衰减,消光系数为0.26～1.02 cm-1.在给定激励光强和激励波长的条件下,光纤中可达到最大荧光辐射的晕子点总数为一恒量.光纤中的荧光峰值波长存在红移,红移大小约8～15 nm,红移量与掺杂浓度以及光纤长度有关.这些实验结果可为今后量子点光纤放大器的研制提供参考.     

菌紫质在银膜表面的共振增强Raman光谱

本文用表面共振增强Raman方法,研究了菌紫质在不同条件下吸附在镀银玻璃上的Raman光谱,结果表明菌紫质吸附在银膜上,代表菌紫质分子循环中间体M412特征谱带的1565cm-1Raman位移明显增强,说明银膜对M412态有一定表面共振增强作用。     

Strain Effect on Photoluminescences from InGaN MQWs with Different Barriers Grown by MOCVD

InGaN/GaN MQWs, InGaN/AlGaN MQWs and InGaN/AlInGaN MQWs are grown on （0001） sapphire substrates by MOCVD. Membrane samples are fabricated by laser lift-off technology. The photoluminescence spec-ra of membranes show a blue shift of peak positions in InGaN/GaN MQWs, a red shift of peak positions in InGaN/AlGaN MQWs and no shift of peak positions in InGaN/AIlnGaN MQWs from those of samples with substrates. Different changes in Raman scattering spectra and HR-XRD （0002） profile of InGaN/AlInGaN MQWs, from those of InGaN/GaN MQWs and InGaN/AlGaN MQWs, are observed. The fact that the strain changes differently among InGaN MQWs with different barriers is confirmed. The AIlnGaN barrier could adjust the residual stress for the least strain-induced electric field in InGaN/AIlnGaN quantum wells.     

Effect of annealing on photoluminescence and microstructures of InGaN／GaN multi-quantum well with Mg-doped p-type GaN

InGaN/GaN multi-quantum well structure with Mg-doped p-type GaN was grown by low-pressure metalorganic vapour phase epitaxy. After rapid-thermal-annealing at 700 and 900${^\circ}$C, both the red-shift and the blue-shift of the photoluminescence (PL) peak, the decreased and the enhancement of the PL intensity were observed. The transmission electron microscopic images showed that InGaN multi-quantum-dots-like (MQD-like) structures with dimensions less than 5$\tm$10nm were formed in InGaN wells. The changes of PL spectra could be tentatively attributed to the competition between the red-shift mechanism of the quantum-confined Stark effect and the blue-shift mechanism of the quantum size effect due to MQD-like structures.     

Visible photoluminescence from silicon nanopowders produced by silicon evaporation in a high-power electron beam

Silicon nanopowders produced by electron-beam-induced evaporation of a bulk silicon sample in an argon atmosphere are studied by the photoluminescence technique and Raman scattering spectroscopy. A photoluminescence peak in the visible region of the spectrum has been detected at room temperature in powders consisting of silicon nanocrystals. The strong short-wavelength shift of the photoluminescence peak can be attributed to the quantum size effect of electrons and holes in small silicon nanocrystals (about 2 nm). The size of silicon nanocrystals is determined by analyzing Raman spectra, and it is consistent with estimates obtained from photoluminescence data.