InAs/GaAs量子点1.3 μm单光子发射特性

采用双层耦合量子点的分子束外延生长技术生长了InAs/GaAs量子点样品,把量子点的发光波长成功地拓展到1.3 μm.采用光刻的工艺制备了直径为3 μm的柱状微腔,提高了量子点荧光的提取效率.在低温5 K下,测量得到量子点激子的荧光寿命约为1 ns;单量子点荧光二阶关联函数为0.015,显示单量子点荧光具有非常好的单光子特性;利用迈克耳孙干涉装置测量得到单光子的相干时间为22 ps,对应的谱线半高全宽度为30 μeV,且荧光谱线的线型为非均匀展宽的高斯线型.     

1.3μm GaAs基量子点垂直腔面发射激光器结构设计与分析

结合垂直腔面发射激光器（VCSEL）原理以及量子点增益特点，计算了不同结构VCSEL的腔内损耗和量子点的模式增益.分析了激光器阈值特性以及氧化限制层对光损耗的影响.设计了含 氧化限制层的13μm量子点VCSEL结构. 关键词： 量子点 垂直腔面发射激光器 增益     

Be掺杂InAs自组织量子点的发光特性

首次细致地研究了InAs量子点中直接掺杂Be对其发光特性的影响.光致发光(PL)谱的研究表明, 较低掺杂浓度时, 发光峰蓝移, 同时伴随着发光谱线变窄.而较高浓度的掺杂会对量子点的光谱特性产生不良的影响, 发光强度明显变弱.相信该研究对InAs自组织量子点在器件应用方面有很重要的意义.     

Mn离子注入InAs/GaAs量子点结构材料的光电性质研究

用高能离子注入(160keV)的方法对InAs/GaAs量子点结构进行掺杂，研究了不同退火工艺处理后量子点的光致发光和电学性能.相对于长时间退火，快速退火处理后的量子点发光通常较强.在相同的退火条件下，量子点发光峰位随着Mn注入剂量的增加，先是往高能量端快速移动，而后发光峰又往低能方向移动.后者可能是由于Mn原子进入InAs量子点，释放了InAs量子点中的应变所致.对于高注入剂量样品和长时间退火样品，变温电阻曲线在40 K附近会出现反常行为. 关键词： 离子注入 InAs/GaAs量子点 光致发光 团簇     

InAs/GaAs表面量子点的压电调制反射光谱研究

运用压电调制反射光谱(PzR)方法测量了在以GaAs(311)B为衬底的In_0.35Ga_0.65As模板上生长的InAs表面量子点结构的反射谱.在77K温度下，观察到了来自样品各个组成结构(包括表面量子点本身、被覆盖层覆盖的量子点、In_0.35Ga_0.65As模板以及GaAs衬底等)的调制信号.来自表面量子点本身的调制信号是多个清晰的调制峰.用一阶和三阶微分洛伦兹线形对PzR谱中对应结构的实验数据进行了拟合，精确确定了与样品的各个组成结构相对应的调制峰的能量位置.对不同样品PzR谱的差异进行了定性的说明. 关键词： 压电调制光谱 InAs/GaAs 表面量子点 洛伦兹线形拟合     

Optimization of InAs/GaAs quantum-dot structures and application to 1.3-μm mode-locked laser diodes

The self-assembled growth of InAs/GaAs quantum dots by molecular beam epitaxy is conducted by optimizing several growth parameters, using a one-step interruption method after island formation. The dependence of photoluminescence on areal quantum-dot density is systematically investigated as a function of InAs deposition, growth temperature and arsenic pressure. The results of this investigation along with time-resolved photoluminescence measurements show that the com- bination of a growth temperature of 490℃, with a deposition rate of 0.02 ML/s, under an arsenic pressure of 1×10^-6 Torr （1 Torr = 1.33322×10^2 Pa）, provides the best compromise between high density and the photoluminescence of quantum dot structure, with a radiative lifetime of 780 ps. The applicability of this 5-layer quantum dot structure to high-repetition-rate pulsed lasers is demonstrated with the fabrication and characterization of a monolithic InAs/GaAs quantum-dot passively mode-locked laser operating at nearly 1300 nm. Picosecond pulse generation is achieved from a two-section laser, with a 19.7-GHz repetition rate.     

InAs/GaAs量子点激光器的增益和线宽展宽因子

利用气源分子束外延技术生长InAs/GaAs量子点激光器材料,制作了由5层量子点组成的500 μm腔长的激光器.首次使用增益拟合和波长加权的方法计算了激光器的线宽展宽因子.其中,增益拟合是对Hakki-Paoli方法计算增益的重要补充,对判断不同电流下的增益是否饱和具有重要作用.对最大模式增益求导数,当电流为50 mA时,差分增益最大值为1.33 cm-1/mA,然后迅速减小到0.34 cm-1/mA,此时电流为57mA(≈0.99Ith).第一次使用加权波长来计算中心波长的移动,发现△λ慢慢减小直至接近于0.整个计算方法避免了在直接选取数据点时造成的误差,线宽展宽因子计算值为0.12～2.75.     

脉冲激光原位辐照对InAs/GaAs(001)量子点生长的影响

在InAs/GaAs(001)量子点生长过程中, 当InAs沉积量为0.9 ML时, 利用紫外纳秒脉冲激光辐照浸润层表面, 由于高温下In原子的不稳定性, 激光诱导的原子脱附效应被放大, 样品表面出现了原子层移除和纳米孔. 原子力显微镜测试表明纳米孔呈现以[110]方向为长轴(尺寸: 20-50 nm)、[110]方向为短轴(尺寸: 15-40 nm)的表面椭圆开口形状, 孔的深度为0.5-3 nm. 纳米孔的密度与脉冲激光的能量密度正相关. 脉冲激光的辐照对量子点生长产生了显著的影响: 一方面由于纳米孔的表面自由能低, 沉积的InAs优先迁移到孔内, 纳米孔成为量子点优先成核的位置; 另一方面, 孔外的区域因为In原子的脱附, 量子点的成核被抑制. 由于带有纳米孔的浸润层表面具有类似于传统微纳加工技术制备的图形衬底对量子点选择性生长的功能, 该研究为量子点的可控生长提供了一种新的思路.     

High Characteristic Temperature 1.3μm InAs/GaAs Quantum-Dot Lasers Grown by Molecular Beam Epitaxy

We report the molecular beam epitaxy growth of 1.3 μm InAs/GaAs quantum-dot （QD） lasers with high characteristic temperature T0. The active region of the lasers consists of five-layer InAs QDs with p-type modulation doping. Devices with a stripe width of 4 μm and a cavity length of 1200 μm are fabricated and tested in the pulsed regime under different temperatures. It is found that T0 of the QD lasers is as high as 532 K in the temperature range from 10°C to 60°C. In addition, the aging test for the lasers under continuous wave operation at 100°C for 72 h shows almost no degradation, indicating the high crystal quality of the devices.     

A 10Gb/s Directly-Modulated 1.3μm InAs/GaAs Quantum-Dot Laser

We demonstrate 10 Gb/s directly-modulated 1.3 μm InAs quantum-dot （QD） lasers grown on GaAs substrates by molecular beam epitaxy. The active region of the QD lasers consists of five-stacked InAs QD layers. Ridge-waveguide lasers with a ridge width of 4 μm and a cavity length of 600 μm are fabricated with standard lithography and wet etching techniques. It is found that the lasers emit at 1293 nm with a very low threshold current of 5 mA at room temperature. Furthermore, clear eye-opening patterns under 10 Gb/s modulation rate at temperatures of up to 50oC are achieved by the QD lasers. The results presented here have important implications for realizing low-cost, low-power-consumption, and high-speed light sources for next-generation communication systems.     

1.3μm量子点垂直腔面发射激光器高频响应的优化设计

结合垂直腔面发射激光器(VCSEL)原理以及量子点增益特点，计算了有源层p掺杂结构的量子点VCSEL的材料增益和3 dB带宽，发现p掺杂结构可以大大提高频率特性.结合VCSEL激射条件和阈值特性，分析了对VCSEL结构的要求；分析了分布参数对频率特性的影响，对其外部封装提出了要求.设计了高频率响应的含氧化限制层的1.3 μm量子点VCSEL结构. 关键词： 量子点 垂直腔面发射激光器 微分增益 3 dB带宽     

InGaAs/GaAs量子链的光学特性研究

研究了InGaAs/GaAs量子链的稳态和瞬态光谱特性,特别是载流子的动力学过程.实验发现荧光寿命有很强的探测能量依赖关系,荧光寿命随发光能量的增加而减小;实验还发现,当激发功率较小时,荧光寿命随激发功率增大而增大,当激发功率足够大时,荧光寿命趋于饱和.这些结果清楚地表明,在量子链结构中,参与发光的载流子之间存在明显的耦合和输运现象,进一步分析表明,这种输运主要是由于载流子沿量子链方向的耦合造成的.发光的偏振特性研究进一步证实了载流子沿量子链方向输运过程. 关键词： InGaAs/GaAs 量子点 量子链     

InAs/GaAs自组织量子点的DLTS谱

将DLTS用于对InAs/GaAsQD结构样品的测量,测定了QD能级发射载流子的热激活能;获得了QD能级俘获电子过程伴随有多声子发射(MPE)、QD能级存在一定程度的展宽、以及在某些特定的生长条件下,存在亚稳生长构形的实验证据.结果表明:DLTS在QD体系的研究中有其特有的功能     

InGaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器的温度电压特性

研究了InGaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器在不同温度下的电流-电压特性,并建立了一个理论模型进行描述。实验所用激光器腔长为0.3 mm,脊条宽度为3μm。实验测量得到该激光器在15～100 K的电压温度系数(dV/dT)为7.87～8.32 mV/K,在100～300 K的电压温度系数为2.93～3.17 mV/K。由理论模型计算得到该激光器在15～100 K的电压温度系数为2.56～2.75 mV/K,在100～300 K的电压温度系数为3.91～4.15 mV/K。在100～300 K,实验测量与理论模型计算得出的电压温度系数接近,理论模型能较好地模拟激光器的温度电压特性;但在15～100 K相差较大,还需要进一步完善。     

Be掺杂InAs处组织量子点的发光特性

首次细致地研究了ＩｎＡｓ量子点中直接掺杂Ｂｅ对其发光特性的影响。光致发光（ＰＬ）谱的研究表明,较低掺杂浓度时,发光峰蓝移,同时伴随着发光谱线变窄。而较高浓度的掺杂会对量子点的光谱特性产生不良的影响,发光强度明显变弱。相信该研究对ＩｎＡｓ自组织量子点在器件应用方面有很重要的意义。     

双层堆垛长波长InAs/GaAs量子点发光性质研究

研究了双层堆垛InAs/GaAs/InAs自组织量子点的生长和光致发光(PL)的物理性质。通过优化InAs淀积量、中间GaAs层厚度以及InAs量子点生长温度等生长条件,获得了室温光致发光1391～1438nm的高质量InAs量子点。研究发现对量子点GaAs间隔层实施原位退火、采用Sb辅助生长InGaAs盖层等方法可以增强高密度(2×1010 cm-2)InAs量子点的发光强度,减小光谱线宽,改善均匀性和红移发光波长。     

Optical properties of 1.3-μm InAs/GaAs quantum dots grown by metal organic chemical vapor deposition

The optical properties of self-assembled InAs quantum dots （QDs） on GaAs substrate grown by metalorganic chemical vapor deposition （MOCVD） are reported. Photoluminescence （PL） measurements prove the good optical quality of InAs QDs, which axe achieved using lower growth temperature and higher InAs coverage. At room temperature, the ground state peak wavelength of PL spectrum and full-width at half-maximum （FWHM） are 1305 nm and 30 meV, respectively, which are obtained as the QDs are finally capped with 5-nm In0.06Ga0.94As strain-reducing layer （SRL）. The PL spectra exhibit two emission peaks at 1305 and 1198 nm, which correspond to the ground state （GS） and the excited state （ES） of the QDs, respectively.     

GaAs层引入InAs/Inp量子点有序生长机制的研究

本文对张应变GaAs层引入使InAs/Inp量子点有序化排列的机制进行了分析.为提高InAs/Inp自组装量子点特性提供了理论依据.     

GaAs/AlGaAs量子点阵的制备及其荧光特性

采用电子束曝光和反应离子刻蚀的工艺,将GaAs/AlGaAs量子阱外延材料制成量子点阵,其光荧光谱显示出蓝移,并且蓝移量随着量子点直径尺寸的减少而增大。     

内嵌InAs量子点的δ掺杂GaAs/AlxGa1-xAs二维电子气特性分析

采用分子束外延技术对δ掺杂GaAs/Al_xGa_1-xAs二维电子气(2DEG)样品进行了生长. 在样品生长过程中, 分别改变掺杂浓度(N_d)、空间隔离层厚度(W_d) 和Al_xGa_1-xAs中Al组分(x_Al)的大小, 并在双温(300 K, 78 K)条件下对生长的样品进行了霍尔测量; 结合测试结果, 分别对N_d, W_d及x_Al与GaAs/Al_xGa_1-xAs 2DEG的载流子浓度和迁移率之间的关系规律进行了细致的分析讨论. 生长了包含有低密度InAs量子点层的δ掺杂GaAs/Al_xGa_1-xAs 2DEG 样品, 采用梯度生长法得到了不同密度的InAs量子点. 霍尔测量结果表明, 随着InAs量子点密度的增加, GaAs/Al_xGa_1-xAs 2DEG的迁移率大幅度减小, 实验中获得了密度最低为16×10⁸/cm²的InAs量子点样品. 实验结果为内嵌InAs量子点的δ掺杂GaAs/Al_xGa_1-xAs 2DEG的研究和应用提供了依据和参考. 关键词： 二维电子气 InAs量子点 载流子浓度 迁移率