优质GaAs/Si和AlGaAs/Si材料的MOCVD生长研究

用自制常压MOCVD装置,在Si衬底上生长GaAs和AlGaAs外延层,在高温去除Si衬底表面氧化膜之后,采用两步法,即低温生长过渡层,再提高温度生长外延层。得到了表面镜面光亮的优质GaAs和AlGaAs外延层。X射线双晶衍射仪测试GaAs外延层,其回摆曲线半峰宽是200孤秒,GaAs和AlGaAs外延层在77K温度下,PL谱半峰宽分别是17meV和24meV。     

Si掺杂对GaAs纳米线发光特性的影响

采用分子束外延技术(MBE)在Si(111)衬底上生长了非掺杂和Si掺杂砷化镓(GaAs)纳米线(NWs)。通过扫描电子显微镜(SEM)证实了生长样品的一维性;通过X射线衍射(XRD)测试和拉曼光谱(Raman)证实了掺杂GaAs纳米线中Si的存在;通过光致发光(PL)研究了非掺杂和Si掺杂GaAs纳米线的发光来源,掺杂改变了GaAs纳米线的辐射复合机制。掺杂导致非掺杂纳米线中自由激子发光峰和纤锌矿/闪锌矿(WZ/ZB)混相结构引起的缺陷发光峰消失。     

Si掺杂对GaAs纳米线发光特性的影响EI北大核心CSCD

采用分子束外延技术(MBE)在Si(111)衬底上生长了非掺杂和Si掺杂砷化镓(GaAs)纳米线(NWs)。通过扫描电子显微镜(SEM)证实了生长样品的一维性;通过X射线衍射(XRD)测试和拉曼光谱(Raman)证实了掺杂GaAs纳米线中Si的存在;通过光致发光(PL)研究了非掺杂和Si掺杂GaAs纳米线的发光来源,掺杂改变了GaAs纳米线的辐射复合机制。掺杂导致非掺杂纳米线中自由激子发光峰和纤锌矿/闪锌矿(WZ/ZB)混相结构引起的缺陷发光峰消失。     

应力和掺杂对Mg:GaN薄膜光致发光光谱影响的研究

对化学气相沉积(MOCVD)法在宝石衬底上生长的Mg掺杂GaN薄膜的表面及其GaN缓冲层的光致发光(PL)光谱进行了测量，用Raman光谱和x射线衍射(XRD)对GaN薄膜中的应力进行确定，通过PL光谱中的中性束缚激子跃迁能量的变化确定薄膜中应力的影响，从而研究Mg掺杂对p型GaN的DAP跃迁影响规律. 关键词： 光致发光 应力 Raman光谱     

CdSe/CdMnSe多量子阱的激子光学性质的研究

用分子束外延在GaAs衬底上生长了CdSe/CdMnSe多量子阱结构.利用X射线衍射(XRD)、变密度激发的PL光谱、变温度PL光谱和变密度激发的ps时间分辨光谱研究了CdSe/CdMnSe多量子阱结构和激子复合特性.讨论了随温度升高辐射线宽展宽和辐射复合效率降低的机理.发现不同激发密度下发光衰减时间不同,认为它的机理可能是无辐射复合引起的.在该材料中观测到激子激子散射发射峰,它被变密度激发和变温度PL光谱所证实. 关键词： CdSe/CdMnSe 量子阱 光学性质     

GaAs/Ge的MOCVD生长研究

用常压MOCVD在Ge衬底上外延生长了GaAs单晶层,研究了GaAs和6e的极性与非极性材料异质外延生长,获得了质量优良的GaAs/Ge外延片,GaAs外延层X射线双晶衍射回摆曲线半高宽达16弧秒.10K下PL谱半峰宽为7meV.讨论了极性与非极性外延的界面反相畴问题和GaAs-Ge界面的Ga、Ge原子互扩散问题.     

LP-MOCVD两步生长法制备的InAs0.9Sb0.1/GaAs

利用LP-MOCVD技术,采用两步生长法,在(100)GaAs单晶衬底上生长高质量的InAs0.9Sb0.1。用扫描电镜、X射线单晶衍射、Hall测量以及Raman光谱等方法对材料进行了表征。分析了缓冲层和外延层生长温度对外延层表面形貌的影响。获得了表面光亮,室温载流子浓度为1.9×1017cm-3和迁移率为6214cm2/V.s的InAs0.9Sb0.1。在室温Raman光谱中观察到InAs0.9Sb0.1中InAs(LO)的233cm-1和InSb(LO)的187cm-1两种光学声子行为。     

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。     

垂直腔面发射激光器的结构生长及特性研究

在偏〈111〉A 2°的GaAs (100) 衬底上生长了Al0.9Ga0.1As /Al0.2Ga0.8As周期结构的垂直腔面发射激光器（VCSEL）外延片P 型DBR的周期数为24.5对,N型DBR的周期数为34.5对.用光荧光 (PL) 谱、扫描电子显微镜 (SEM)和X射线双晶衍射 (XRD) 方法对VCSEL的光学特性和结构特性进行了分析室温量子阱材料的PL谱峰值波长为837.0 nm,半高宽达到28.9 nm在X射线双晶衍射回摆曲线中,除了“0”级衍射峰外,还观察到一级和二级卫星峰.“0”级双晶衍射峰的半高宽为12.56弧秒(″),衬底GaAs的衍射峰半高宽为11.79″.“0”级衍射峰半高宽与衬底GaAs的衍射峰半高宽比较接近,表明晶格具有很高的完整性.实验结果表明腔模波长为837.2 nm,腔模波长与PL谱峰值波长相匹配.     

GaAs/InP异质外延材料的光致发光研究

首次对MOCVD-LPE混合外延生长的GaAs/InP材料进行了光致发光测量及分析。结果显示出混合生长的GaAs发光强度明显高于MOCVD一次外延生长的GaAs的发光强度,并确认在16K温度下GaAs和InP有跃迁激子产生。观测到GaAs/InP样品近带边光致发光谱的半峰宽为8.4meV,显示了这种材料的高质量。     

GaAs/AlGaAs异质结的界面束缚二维激子效应

本文讨论了GaAs/AlGaAs异质结界面的H线发光及其性能。用双晶X射线衍射及皮秒光致发光证明了H线与界面质量密切相关,并且有相似于激子跃迁的寿命行为。用限制于异质结界面势阱的二维电子(或空穴)与分布于GaAs边的三维空穴(或电子)组成的二维激子效应,解释了H线的实验结果。并讨论了不同外延生长的异质结与界面有关的发光行为。     

磷化铟纳米晶的制备及光学性质研究

阐述了目前国内外的磷化铟纳米晶研究状况。用有机溶剂回流退火法制备出了磷化铟纳米晶，并通过XRD谱计算出平均粒径为55nm。喇曼光谱表明：由于纳米颗粒的量子尺寸效应, 2个散射峰都向低能量方向发生了较大的移动。UV VIS表明样品的吸收边相对于体块InP（970nm）发生了显著的蓝移，说明带隙变宽，表现出明显的量子尺寸效应。PLE谱在380nm时，PL谱峰在573nm时,相对于体块InP的红外区的荧光光谱发光峰发生了显著的蓝移，说明磷化铟纳米晶在光电子器件领域和非线性光学领域有非常好的应用前景。     

GaAs纳米线晶体结构及光学特性

采用分子束外延技术在N-型Si (111)衬底上利用自催化生长机制外延砷化镓(GaAs)纳米线,对生长的纳米线进行扫描电子显微镜测试,纳米线垂直度高,长度直径均匀度好.对纳米线进行光致发光(photoluminescence, PL)光谱测试,发现低温10 K下两个发光峰P1和P2分别位于1.493 eV和1.516 eV,推断可能是纤锌矿/闪锌矿(WZ/ZB)混相结构引起的发光以及激子复合引起的发光;随着温度升高,发现两峰出现红移,并通过Varshni公式拟合得到变温变化曲线.对纳米线进行变功率PL光谱测试,发现P1位置的峰位随功率增加而蓝移,而P2位置的峰位不变.通过拟合发现P1峰位与功率1/3次方成线性相关,判断可能是WZ/ZB混相结构引起的Ⅱ型发光;同时,对P2位置的峰位进行拟合,P2为激子复合发光.对纳米线进行拉曼光谱测试,从光谱图中发现GaAs WZ结构特有的E_2声子峰,因此证明生长出的纳米线为WZ/ZB混相结构,并通过高分辨透射电子显微镜更直观地观察到纳米线的混相结构.     

Analysis of room temperature PL spectra of InAs/GaAs/InP and InAs/InP self-assembled QDs: A five-band study

In this paper, room temperature PL spectra of InAs self-assembled dots grown on GaAs/InP and InP substrate are presented. For analyzing different positions of the PL peaks, we examine the strain tensor in these quantum dots (QDs) using a valence force field model, and use a five-band k·p formalism to find the electronic spectra. We find that the GaAs tensile-stained layer affects the position of room temperature PL peak. The redshift of PL peak of InAs/GaAs/InP QDs compared to that of InAs/InP QDs is explained theoretically.     

氢对GaAs薄膜的钝化作用

报导了射频磁控溅射与沉积气氛掺氢相结合制备单层(13~20 nm厚)高质量GaAs多晶态纳米薄膜的方法,研究了氢钝化对薄膜微观结构及光学性质的影响.对GaAs薄膜进行了X射线衍射、原子力显微镜、吸收光谱、光致荧光谱的研究分析.结果表明,衬底温度500℃的掺氢薄膜和520℃的薄膜呈面心立方闪锌矿结构,薄膜的晶团尺寸较大,微观表面较为粗糙,其吸收光谱出现了吸收边蓝移和明显的激子峰,带隙光致荧光峰强明显增加,说明氢在衬底温度500℃~520℃下对薄膜有重要的钝化作用.     

GaNAs/GaAs量子阱的激子局域化以及退局域化

我们利用光荧光(PL)以及时间分辨光谱(TRPL)研究了用MBE生长在GaAs衬底上的GaNAs/GaAs量子阱的激子局域化以及退局域化.研究发现,在低温下用连续光(Cw)激发,由于GaNAs中势振荡所产生的局域激子发光是所测量到光谱的主要发光来源.然而在脉冲激发下,情况完全不同.在高载流子密度激发或者高温下GaNAs/GaAs量子阱中例外,一个高能端的PL峰成为了主要的发光来源.通过研究,我们将这个新的发光峰指认为量子阱中非局域激子复合的PL峰.这个发光峰在温度和激发强度的变化过程中与局域激子相互竞争.我们相信这一过程也是许多文献所报道的在InGaN和AlGaN等氮化物中经常观测到的发光峰位随温度"S"形变化的主要根源.     

不同晶向SrTiO3上外延GaAs薄膜的光谱研究

利用MBE生长技术,成功地在不同晶向SrTiO3(100)(111)(110)衬底上生长了GaAs薄膜,利用显微Raman和荧光光谱（PL）对此进行了研究。实验结果表明,在不同晶向SrTiO3上生长的GaAs薄膜有不同的晶向和应力状态。荧光光谱（PL）研究表明在SrTiO3(100)(111)晶面上生长的GaAs薄膜的PL峰发生明显的蓝移。研究表明在SrTiO3(110)面上生长的GaAs薄膜和体单晶基本上一致,有更好的光学质量。     

高质量ZnO及BeZnO薄膜的发光性质

用分子束外延设备插入缓冲层在c面蓝宝石上生长得到高质量ZnO和BeZnO薄膜。XRD测试显示薄膜具有六方结构和c轴取向,并具有良好的晶体质量,其中ZnO薄膜的半高宽仅为108 arcsec,Be_xZn_1-xO薄膜的半高宽小于600 arcsec。对ZnO和BeZnO薄膜的拉曼光谱进行对比研究发现,随着Be元素的掺入,A₁(LO)、A₁(2LO)声子模频率往大波数方向移动,并且首次发现了与Be元素掺杂有关的局域振动模。利用变温光致发光光谱研究了薄膜的发光性质,结果显示ZnO薄膜室温光致发光只出现一个紫外发发光峰(378 nm),而低温光谱(80 K)则出现了很强的自由激子发光峰。随着温度的升高,束缚激子发光逐渐湮灭向自由激子发光转变,并且峰值位置红移。相对于ZnO薄膜,BeZnO薄膜的紫外发光主峰位置蓝移,并且由于Be元素的掺入导致薄膜晶体质量下降,在低温(80 K)光致发光光谱中没有出现强的自由激子发光峰。另外,在低温光致发光及拉曼光谱中,主峰位置在100~200 K之间有局部最大值,推测为由于合金晶格热膨胀系数失配而引起的应力效应。     

GaNAs/GaAs量子阱的激子局域化以及退局域化

我们利用光荧光(PL)以及时间分辨光谱(TRPL)研究了用MBE生长在GaAs衬底上的GaNAs/GaAs量子阱的激子局域化以及退局域化。研究发现,在低温下用连续光(CW)激发,由于GaNAs中势振荡所产生的局域激子发光是所测量到光谱的主要发光来源。然而在脉冲激发下,情况完全不同。在高载流子密度激发或者高温下GaNAs/GaAs量子阱中例外,一个高能端的PL峰成为了主要的发光来源。通过研究,我们将这个新的发光峰指认为量子阱中非局域激子复合的PL峰。这个发光峰在温度和激发强度的变化过程中与局域激子相互竞争。我们相信这一过程也是许多文献所报道的在InGaN和AlGaN等氮化物中经常观测到的发光峰位随温度“S”形变化的主要根源。