非对称耦合量子阱ZnCdSe/ZnSe的喇曼散射谱与非线性光学特性

采用荧光光谱和喇曼散射谱对非对称Ⅱ一Ⅵ族耦合多量子阱Zn1-xCdxSe／ZaSe的结构进行了表征，并对它的非线性光学特性进行了研究。实验中观察到了比较明显的量子阱荧光峰：在喇曼散射谱中观察到了分别对应于与ZnCdSe窄阱和宽阱的一级限制光学模LO1(Lowe Well)和LOI(Wide Well)，及对应于ZnSe／GaAs界面的声子和等离子体的耦合模。实验发现二次谐波信号的强度随着阱间耦合的增强而增强，说明非对称量子阱(AQW)的耦合效应存在一阈值．与理论结果相一致。     

氮化物耦合量子阱中的二次谐波产生极化率:压电与自发极化效应

理论考察了存在强内建电场的纤锌矿GaN/InxGa1-xN耦合量子阱体系的二次谐波产生(SHG)特性,结果发现共振SHG系数达到了10-7m/V的量级,SHG系数对耦合量子阱的结构与掺杂组份呈现非单调的依赖关系.结果还表明,通过选择小尺寸垒宽与大尺寸阱宽的耦合量子阱,并适当降低掺杂组份,可在氮化物耦合量子阱中获得较强的SHG极化率.     

锗硅非对称耦合量子阱相位调制器特性的研究

为了研究和论证锗硅材料体系在器件的工艺制备和理论性能上的优势,拓展锗硅量子阱结构的应用范围,采用数值仿真结合实际器件制备的方法,进行了理论分析和实验验证,设计了一种基于Ge/SiGe非对称耦合量子阱材料的光学相位调制器,并在实验测试中验证了该理论的正确性。结果表明,当电场超过40 kV/cm时,该材料在1450 nm波长处可以达到最高0.01的电致折射率变化;经测试发现,实际制备的器件在1.5 V的反向偏置电压下,实现了1530 nm波长处2.4×10^-3的电致折射率变化,对应的V_πL_π=0.048 V·cm,在同类型锗硅光调制器中达到了先进水平。该研究为硅基集成光调制器的进一步发展开辟了新的方向。     

非对称耦合双量子阱的荧光光谱研究

讨论了耦合双量子阱的光荧光性质，并着重对不同垒宽样品的荧光性质与激发功率的关系进行了详细讨论，分析了导带子带间弛豫过程的竞争。     

GaAs／AlGaAs非对称耦合双量子阱界面混合效应荧光谱研究

用分子束外延系统生长了GaAs/AlGaAs非对称耦合双量子阱（ACDQW）,用组合注入的方法,在同一块衬底上获得了不同注入离子和不同注入剂量的耦合量子阱单元,没有经过快速热退火过程,在常温下测量了不同单元的显微光荧光谱,发现了带间跃迁能量最大变化范围接近100meV,组合注入所导致的能量移动要大于单独注入导致的能量移动。     

量子阱红外探测器光栅耦合参数的优化

基于傅里叶光学的知识,分别对量子阱红外探测器的一维和二维光栅耦合模式进行了研究,得到器件的相对吸收率随波长和光栅周期之比的变化曲线,把此曲线作为优化光栅常数的依据.对于给定峰值波长的探测器,在波长与一维光栅周期之比为1时,吸收率最大;波长与二维光栅周期之比为0.7时,吸收效率最高,结果与已发表的数据相符.此外,还对刻蚀误差的影响进行了讨论,当实际刻蚀的光栅常数与优化的有偏差时,耦合效率降低.     

用分数维空间方法研究量子阱中激子效应对三次谐波产生的影响

运用分数维空间方法理论研究了GaAs/AlGaAs无限深和有限深方形量子阱中激子效应对三次谐波产生的影响。利用分数维空间模型获得波函数和束缚能级为空间维度的函数,而空间维度数是阱宽的函数。无限深方阱的维度数随着阱宽的减小从三维极限过渡到二维;而在有限深阱中,当维度数达到一个极值后,维度数随阱宽的减小而增大。采用密度矩阵和迭代法导出三次谐波的表达式。数值结果表明,考虑激子效应的三次谐波系数比只考虑电子状态的系数增大40%左右,并且三次谐波系数大小依赖于激子的受限程度。结果还表明在弛豫率较小情况下可以获得较大的三次谐波的系数。     

GaAs/AlGaAs 非对称耦合双量子阱界面混合效应光荧光谱研究

用分子束外延系统生 长了GaAs/AlGaAs非对称耦合双量子阱(ACDQW),用组合注入的方法,在同一块衬底上获得了不 同注入离子和不同注入剂量的耦合量子阱单元,没有经过快速热退火过程,在常温下测量了不 同单元的显微光荧光谱,发现子带间跃迁能量最大变化范围接近100meV,组合注入所导致的能 量移动要大于单独注入导致的能量移动.     

新型GaAs／GaAlAs非对称量子阱红外光电导探测器

提出一种新型GaAs/GaAlAs子带间光吸收的红外光电导探测机理,利用MOCVD系统进行器件材料的生长,研制了200μm×200μm的台面形式单管,测到了明显的红外光电流信号及阱间共振遂穿效应造成的负阻震荡现象,对器件的性能测试结果表明,器件的光电流响应和信噪比随着阱数增加而增加,器件噪声比常规GaAs/GaAlAs量子阱红外探测器低一个数量级.     

量子阱中Be受主的光致发光

报道了掺杂在GaAs体材料中和δ掺杂在一系列GaAs/AlAs多量子阱中的Be受主带间跃迁的光致发光. 实验所用样品,GaAs体材料中均匀掺杂Be受主的外延单层和一系列量子阱宽度从3到20nm,并在量子阱中央进行了Be受主δ掺杂的GaAs/AlAs多量子阱样品都是通过分子束外延技术制备的. 在4,20,40,80及120K不同温度下,分别对上述样品进行了光致发光谱的测量,清楚地观察到了受主束缚激子从1S3/2(Γ6)基态到同种宇称2S3/2(Γ6)激发态的两空穴跃迁,并从实验上得到了不同量子阱宽度下Be受主从1S3/2(Γ6)到2S3/2(Γ6)态的带间跃迁能量. 理论上利用变分原理,在单带有效质量模型和包络函数近似下,数值计算了Be受主1S3/2(Γ6)→2S3/2(Γ6)的跃迁能量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较好.     

量子阱中Be受主的光致发光

报道了掺杂在GaAs体材料中和δ掺杂在一系列GaAs/AlAs多量子阱中的Be受主带间跃迁的光致发光.实验所用样品,GaAs体材料中均匀掺杂Be受主的外延单层和一系列量子阱宽度从3到20nm,并在量子阱中央进行了Be受主δ掺杂的GaAs/AlAs多量子阱样品都是通过分子束外延技术制备的.在4,20,40,80及120K不同温度下,分别对上述样品进行了光致发光谱的测量,清楚地观察到了受主束缚激子从1S3/2(Γ6)基态到同种宇称2S3/2(Γ6)激发态的两空穴跃迁,并从实验上得到了不同量子阱宽度下Be受主从1S3/2(Γ6)到2S3/2(Γ6)态的带间跃迁能量.理论上利用变分原理,在单带有效质量模型和包络函数近似下,数值计算了Be受主1S3/2(Γ6)→2S3/2(Γ6)的跃迁能量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较好.     

GaN HFET中的耦合沟道阱

从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发研究了GaN异质结构中的耦合沟道阱,求出了耦合沟道阱中电子状态随异质结构的变化,发现通过适当的能带剪裁可以使基态子带和激发态子带分别落在主阱和副阱中,从而显著降低了子带间的散射。使用这种新颖的耦合沟道阱完成了低噪声HFET的优化设计。     

量子限制效应对限制在多量子阱中受主束缚能的影响

从实验和理论上,研究了量子限制效应对限制在GaAs/AIAs多量子阱中受主对重窄穴束缚能的影响.实验中所用的样品是通过分子束外延技术生长的一系列GaAs/AIAs多量子阱,量子阱宽度从3nm到20nm,并且在量子阱中央进行了浅受主铍(Be)原子的δ掺杂.在4,20,40,80和120K不同温度下,分别对上述系列样品进行了光致发光谱(PL)的测量,清楚地观察到了受主束缚激子从ls3/2(Г6)基态到同种宇称2s3/2(Г6)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较好.     

Anomalous Nonlinear Optical Selection Rules in Metallic Quantum Wells

Intersubband transitions (ISBTs) in conduction‐band quantum wells (QWs) have attracted tremendous attention for their high technological potential, ranging from quantum cascade lasers, quantum well infrared photodetectors, to various nonlinear optical elements. One of the main characteristics of using the ISBTs is their polarization selection rule, which forbids a normal‐incidence geometry. Here, it is shown that the ISBT selection rule is not strict on optical nonlinearities in metallic QWs (MQWs). The nonlinear process of second harmonic generation nearly follows the selection rule, while the optical Kerr nonlinear process severely deviates from it. The anomalous optical selection rules result from the non‐negligible ultrafast electron–electron scattering in these plasmonic systems, and a coupled mode theory is provided to get a physical grasp of the problem. The flexible selection rule in MQWs could bring drastic improvements in efficiency and diversity of ISBT‐based devices.     

量子限制效应对限制在多量子阱中受主束缚能的影响

从实验和理论上,研究了量子限制效应对限制在GaAs/AIAs多量子阱中受主对重窄穴束缚能的影响.实验中所用的样品是通过分子束外延技术生长的一系列GaAs/AIAs多量子阱,量子阱宽度从3nm到20nm,并且在量子阱中央进行了浅受主铍(Be)原子的δ掺杂.在4,20,40,80和120K不同温度下,分别对上述系列样品进行了光致发光谱(PL)的测量,清楚地观察到了受主束缚激子从ls3/2(Г6)基态到同种宇称2s3/2(Г6)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较好.     

ZnSeTe/ZnTe多量子阱中载流子动力学过程

用飞秒脉冲泵浦.探测技术通过时间分辨差分透射谱和透射衰减曲线研究了ZnSe0.2Te0.8/ZnTe Ⅱ型多量子阱结构中热载流子的产生、弛豫及复合过程.观察到阱层和垒层中热载流子的形成,ZnTe垒层中热载流子在10ps左右会弛豫回ZnTe基态,并在10ps内注入到ZnSeTe阱层并辐射复合.     

ZnSeTe/ZnTe多量子阱中载流子动力学过程

用飞秒脉冲泵浦.探测技术通过时间分辨差分透射谱和透射衰减曲线研究了ZnSe0.2Te0.8/ZnTe Ⅱ型多量子阱结构中热载流子的产生、弛豫及复合过程.观察到阱层和垒层中热载流子的形成,ZnTe垒层中热载流子在10ps左右会弛豫回ZnTe基态,并在10ps内注入到ZnSeTe阱层并辐射复合.     

Optical Properties of Dilute Nitride InN(As)Sb Quantum Wells and Quantum Dots Grown by Molecular Beam Epitaxy

We report the growth and characterization of a new dilute nitride infrared material: InN(As)Sb. InNAsSb single quantum wells (SQWs) and InNSb self-assembled quantum dots (QDs) were grown on both InAs and GaAs substrates by solid-source molecular beam epitaxy. High-quality InNAsSb epilayers were realized by optimizing the nitrogen incorporation growth conditions. Both secondary-ion mass spectroscopy and x-ray diffraction measurements confirmed a nitrogen incorporation of 1%. Temperature- and power-dependent photoluminescence measurements were conducted and revealed a luminescence emission at 4.03 μm from localized states and ∼4.3 μm from the ground-state transition in InNAsSb SQWs. InNSb QDs exhibited a 10 K photoluminescence peak at 3.6 μm.