GaAs-AaAlAs多量子阱界面特性的光学研究

本文用光荧光光谱和激发光谱研究了分子束外延GaAs-GaAlAs多量子阱结构的界面特性。在极弱激发条件下,与界面相关的光谱特性可以分为三类:当样品界面较为平整时,光谱结构上出现明显的本征发光和杂质发光竞争现象;当样品界面起伏较大时,界面缺陷可成为激子束缚中心,阻止载流子向杂质能级扩散,光谱中只表现出较宽的本征发光峰;还有一种情况是界面缺陷使杂质在界面富集,光谱中出现较强的界面杂质发光。     

多量子阱有效折射率偏振相关性研究

分析了多量子阱材料各参数对其TE模和TM模有效折射率的影响。结果表明:阱数增多,多量子阱有效折射率降低,当量子阱数目大于3时,其有效折射率的变化不明显。垒厚增加,有效折射率略有降低。存在合适的张应变量使TE模和TM模有效折射率峰值波长接近的同时,折射率差值整体最小,偏振相关性最小。据此提出多量子阱材料有效折射率低偏振相关设计方法,并设计出C波段内(1530~1565 nm)折射率低偏振相关的InGaAs/InGaAsP多量子阱材料。研究结果有助于设计实用化的有效折射率低偏振相关量子阱材料。     

双偏振双波长混合应变量子阱激光器

本文报道了以混合应变量子阱结构为有源区的激光器。对有源区分别采用体材料、匹配量子阱、压应变量子阱和混合应变量子阱结构的激光器进行了比较。混合应变量子阱激光器能同时工作于两种偏振模式，而且两种偏振模式的激射波长不同。结合实验结果，我们可以看出在混合应变量子阱结构中，从偏偏自发辐射谱峰值长差不能推断两种量子陆的能带填充效应大小。     

量子阱材料折射率低偏振相关性研究

分析了阱宽、垒高和应变对量子阱材料TE模和TM模折射率的影响,并剖析了其中的物理机理.研究表明:对于量子限制效应带来的量子阱折射率偏振相关性,阱宽越小或垒高越高,折射率偏振相关性越大.压应变增大时,折射率偏振相关性增大,张应变可以克服量子限制效应带来的折射率偏振影响.对于不同阱宽和垒高的量子阱,均存在合适的张应变量使折射率偏振相关性最小,且阱宽越小或垒高越高所需的张应变量越大.根据以上分析,提出量子阱材料折射率低偏振相关设计方法,并据此设计出C波段(1 530～1 565 nm)内折射率低偏振相关(小于0.03)的量子阱材料In0.49Ga0.51As/In0.77Ga0.23As0.5P0.5.研究结果有助于优化设计光网络中关键器件.     

1.3μm混合应变量子阱激光器偏振特性分析

本文报道了采用混合应变量子阱作为有源区的激光器,并对其进行了测试和分析．偏振Ｐ－Ｉ曲线表明这种激光器的ＴＥ和ＴＭ激射模式分别对应于不同的阈值电流,ＴＭ模式的阈值电流在一定温度范围内随温度升高而降低,ＴＭ模式的斜率效率和总的斜率效率在一定温度范围内随温度升高而升高．测试了不同电流和温度下的偏振激射谱,两种激射谱随电流和温度改变都有很大变化,表明ＴＥ和ＴＭ激射模式之间有强烈的互作用．我们认为可能是由载流子分布与强激光辐射之间的非线性效应引起的．     

量子阱中光致热电子荧光的偏振和轻重空穴混合

本文在考虑量子阱中轻重空穴混合效应的理论基础上,导出线偏振激光激发的热电子荧光的偏振度.结果和B.P.Zakharchenya等及D.N.Mirlin等最近采用的,直接从三维体材料理论移植过来的公式有很大的不同.本文进一步导出,存在无规化准弹性散射和有外加垂直磁场时,引起的附加退偏振因子.根据理论和实验的比较,可以求获LO-声子非弹性散射及无规化准弹性散射的时间常数.以文献中发表的一项实验结果为例,具体给出两种散射的时间常数.     

低温ZnSe/ZnS多量子阱光学双稳态

我们在77K温度下,观察了ZnSe/ZnS多量子阱的激光吸收及激子带展宽现象。在不同的激发波长处进一步得到了增强吸收双稳和色散型双稳态。非线性机制为激子带展宽。     

反射各向异性谱在线监测852nm半导体激光器AlGaInAs/AlGaAs量子阱的MOCVD外延生长

研究了生长温度和中断时间对AlGaInAs/AlGaAs量子阱外延质量的影响,并使用金属有机化合物汽相沉积(MOCVD)外延生长了AlGaInAs/AlGaAs量子阱和852nm半导体激光器。通过使用反射各向异性谱(RAS)和光致发光谱在线监测和研究了AlGaInAs/AlGaAs界面的外延质量。研究结果表明高温生长可以导致从AlGaInAs量子阱层到AlGaAs势垒层的In析出现象。通过优化生长温度和在AlGaInAs/AlGaAs界面处使用中断时间,可以有效抑制In析出,从而获得AlGaInAs/AlGaAs陡峭界面。使用优化后的外延生长条件,外延生长了整个852nm半导体激光器,使用RAS在线监测了激光器的外延生长过程,可以有效地分辨出不同外延层和生长阶段。     

InGaAs-GaAs应变量子阱的光学性质

本文详细研究了In_xGa_(1-x)As/GaAs应变量子阱的光学性质.用一维方势阱模型和应变对能带结构的影响解释了荧光发射峰.观察到应变对热电子弛豫过程的影响,并发现用光荧光实验确定的临界厚度基本满足力学平衡模型.     

Effects of Growth Conditions on Optical Properties ofGa In NAs/Ga As Quantum Well Grown by Molecular Beam Epitaxy

During the process of molecular beam epitaxy employing a DC plasma as N source, the effects of the growth temperature, growth rate and As 4 pressure on the optical properties of GaInNAs Quantum Well(QW) are similar to those of InGaAs QW with the same In contents. In the range of 400 to 470℃, elevating growth temperature is beneficial to the improvement in the photoluminescence (PL) peak intensity of GaInNAs QW, but obviously broadens the full width at half maximum PL peak. The improvement of optical properties and the reduction of N incorporation have been observed by increasing the growth rate. As 4 pressure mainly affects the optical properties of GaInNAs QW rather than N incorporation does.     

Effects of Growth Conditions on Optical Properties of GaInNAs/GaAs Quantum Well Grown by Molecular Beam Epitaxy

During the process of molecular beam epitaxy employing a DC plasma as N source,the effects of the growth temperature, growth rate and As4 pressure on the optical properties of GaInNAs Quantum Well(QW) are similar to those of InGaAs QW with the same In contents.In the range of 400 to 470℃, elevating growth temperature is beneficial to the improvement in the photoluminescence (PL) peak intensity of GaInNAs QW, but obviously broadens the fullwidth at half maximum PL peak. The improvement of optical properties and the reduction of N incorporation have been observed by increasing the growth rate. As4 pressure mainly affects the optical properties of GaInNAs QW rather than N incorporation does.     

GaInNAs/GaAs量子阱结构基态光跃迁的能量

从理论和实验两个方面对GaInNAs/GaAs量子阱结构基态的光跃迁能量进行研究.在理论计算过程中,分别采用电子有效质量近似法和双能级推斥模型计算了GaInNAs合金的电子空穴分立能级的能量及其带隙能,讨论了由应变引起的带隙变化量.将理论计算结果与光致发光的实验结果进行比较,两者符合得很好.并简单分析了N的加入对GaInNAs合金带隙能产生的影响.     

GaInNAs/GaAs量子阱结构基态光跃迁的能量

从理论和实验两个方面对GaInNAs/GaAs量子阱结构基态的光跃迁能量进行研究.在理论计算过程中,分别采用电子有效质量近似法和双能级推斥模型计算了GaInNAs合金的电子空穴分立能级的能量及其带隙能,讨论了由应变引起的带隙变化量.将理论计算结果与光致发光的实验结果进行比较,两者符合得很好.并简单分析了N的加入对GaInNAs合金带隙能产生的影响.     

电场驱动HgCdTe/CdTe量子阱拓扑相变引起的光吸收增强研究

HgTe/CdTe量子阱是研究拓扑绝缘体新奇物性的一个很好载体。采用Kane八带k·p模型,对电场驱动Hg1-xCdxTe/CdTe量子阱拓扑相变及其相变前后的光吸收性质进行了研究,并使用BHZ模型对吸收系数进行了解析计算和分析。结果表明:在电场能够驱动Hg1-xCdxTe/CdTe量子阱拓扑相变后继续增大电场,其能带可变为墨西哥帽形状,联合态密度将会增强,导致光吸收相比于无电场时显著增强,与解析计算结果相吻合。对于平行界面偏振光(TE)吸收曲线在带边还形成了双峰结构。文章结果可用于新型红外光电探测器、激光器以及频率选择器等量子阱器件的研究和设计。     

GaN基量子阱红外探测器的设计

为了实现GaN基量子阱红外探测器,利用自洽的薛定谔一泊松方法对GaN基多量子阱结构的能带结构进行了研究。考虑了GaN基材料中的自发极化和压电极化效应,通过设计适当的量子阱结构,利用自发极化和压电极化的互补作用,设计出了极化匹配的GaN基量子阱红外探测器,为下一步实现GaN基量子阱红外探测器做好了准备。     

MBE生长GaAs/AlGaAs量子阱材料结构及其光学性能研究

系统研究了Ⅰ类组分量子阱结构材料GaAs/AlGaAs的结构设计、材料表征及光学性能.利用分子束外延(MBE)技术生长量子阱材料,原子力显微镜(AFM)测量结果表明样品表面粗糙度达到10-1 nm数量级.X射线双晶衍射测试结果显示材料具备良好的生长质量及晶格完整性.室温光致发光谱探测出量子阱导带电子与价带轻重空穴的复合发光,及施主-受主(D-A)能级间距与GaAs禁带宽度.综合分析结果表明用MBE方法制备实现了与设计结构高度相符的GaAs/Alo.27Gao.73As量子阱样品,为后期器件设计的精确实现提供了理论依据.     

垒层周期不对称度对光量子阱透射谱的影响

利用传输矩阵法,研究了垒层周期不对称度对光量子阱透射谱的影响。结果表明:当垒层周期不对称度为零时,光量子阱透射峰随着垒层周期数的增大而变得精细,但其透射率均为100%不变;当垒层周期不对称度为不等于零的恒定值时,光量子阱透射峰的透射率低于100%,但随着垒层周期数的增大,透射峰仅变得精细而透射率不变;光量子阱透射峰的透射率随着不对称度增大而下降,而且不对称度越大,透射率下降越快,同时透射峰变窄的速度也越快。垒层周期不对称度对光量子阱透射谱的影响规律可为光子晶体模型的构造和设计制备等提供方法和依据。