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。     

GaAs/Al_xGa_(1-x)As超晶格子带间光跃迁的研究

运用Kronig-Penney模型的新形式,研究了超晶格子带间光跃迁的频率、带宽和跃迁强度,用GaAs/Al_xGa_(1-x)As多量子阱材料做了关于红外吸收的实验,理论与实验符合较好。     

基于GaAs/Al_xGa_(1-x)As多量子阱光子晶体的窄带滤波器

讨论了利用GaAs/AlxGa1-xAs多量子阱构成的一维光子晶体实现窄带滤波的原理.研究了外加电场下GaAs/AlxGa1-xAs多量子阱的激子吸收所导致的反常色散行为.研究发现,在反常色散材料的共振频率附近,存在一个较强色散且吸收很小的区域,该区域内的色散可以在PCs的带隙中产生一个窄的通频带,其对应的最大透过率约为0.73,全固态滤光器的带宽约为4.9nm,并可利用外加电场进行调谐,这将为设计一种全新的固态滤波器提供指导.     

GaAs/Al_xGa_(1-x)As多量子阱外延结构及其LP-MOCVD生长工艺研究

在低压金属有机化学气相沉积生长工艺中,对用于制作850nm垂直腔面发射激光器件的GaAs/Al_xGa_(1-x)As多量子阱外延结构的生长温度、反应室压力、总载气流量以及生长速度等主要工艺参量进行优化,并进行了完整外延结构的生长.实验结果表明:在700℃条件下,得到多种组分的GaAs/Al_xGa_(1-x)As多量子阱结构,通过光致发光谱对比测试得到的最佳组分x为0.24,同时得到良好的表面形貌,最终确定的最佳生长速度为0.34~0.511nm/s.     

Al_xGa_(1-x)As(100)表面性质的研究

用紫外光电子能谱研究了Al_(0.7)Ga_(0.3)As的表面态结构,观察到Al_(0.7)Ga_(0.3)As在价带中的两个表面态结构。在1500L原子氢吸附后消失。研究了这两个表面态结构在热退火消除表面损伤过程中的变化。结合LEED和XPS的实验结果,确定在450℃左右的热退火可以有效地消除损伤,获得一个完整的Al_(0.7)Ga_(0.3)As(100)表面。     

GaAs纳米线及GaAs/In_xGa_(1-x)As/GaAs纳米线径向异质结构的无催化选区生长的实验研究

利用无催化选区金属有机化学气相沉积(SA-MOCVD)法在GaAs(111)B衬底上分别制备了GaAs纳米线和GaAs/InxGa1-xAs/GaAs纳米线径向异质结构.系统地研究了生长条件对GaAs纳米线生长的影响.实验结果显示,GaAs纳米线的形貌和长度依赖于生长温度、AsH3的分压以及SiO2掩膜表面的圆孔直径.因此可以通过调节以上因素来得到高质量的GaAs纳米线.并且发现扩散是影响无催化选区生长GaAs纳米线的主要机理.微区光致发光谱(μ-PL)表明,GaAs/InxGa1-xAs/GaAs纳米线径向异质结构被成功合成,室温(300 K)下它的发光波长为913 nm.这些结果对于GaAs纳米线及其异质结构制备的进一步研究及其在光电子器件中的应用具有很好的参考价值.     

GaAs/AlGaAs异质结中二维电子气子能带的Landau能级耦合

采用栅压比谱技术，在相对较低的磁场下，观察到GaAs/AlGaAs异质结中二维电子气第零子能带的N＝1 Landau能级与高达第五子能带的N＝0 Landau能级的共振耦合现象，由此精确测量了各子能带能量间距，并与自洽的理论计算结果相比较.同时，讨论了共振子能带-Landau能级耦合所引起的Landau能级分裂大小与子能带量子数的关系.     

赝形In_xGa_(1-x)As/In_(0.52)Al_(0.48)As异质结构中二维电子气的回旋共振光谱研究

采用回旋共振光谱方法，同时获得了具有较高电子气浓度的赝形Ｉｎ０８０Ｇａ０２０Ａｓ／Ｉｎ０５３Ｇａ０４７Ａｓ／Ｉｎ０５２Ａｌ０４８ＡｓＨＥＭＴ结构中最低两个子能带的费密面附近电子有效质量、散射时间和迁移率．观察到该系统中能带非抛物性和波函数穿透所导致的电子回旋有效质量的显著增大效应，以及合金无序势和电离杂质散射所引起的电子散射时间和迁移率明显的子带依赖性     

GaAs-Ga_xAl_(1-x)As双异质结激光器的分子束外延生长

本文报道分子束外延生长GaAs-Ga_xAl_(1-x)As双异质结激光器的生长条件.其中包括低温生长的温度-时间循环,欧姆接触电极层的原位生长以及生长后的退火等程序.实验表明,生长过程中采用高纯度的源材料,氮化硼的泻流盒以及生长系统中的低温泵等对降低器件的阈电流密度,改善激光器的光电性能起到重要作用.     

Al_xGa_(1-x)As:Si中DX中心的双极化子机制及统计分析

基于极化子和双极化子的物理图像,采用无拟合参数的巨正则统计方法计算了Si掺杂的AlxGa1-xAs的导带载流子浓度,计算得到的理论结果从高温到低温都与实验结果定量一致.计算证实了AlxGa1-xAs:Si中的DX中心的基态DX-是电子-晶格相互作用产生的负电双极化子.处于热平衡状态时,施主Si在AlxGa1-xAs中除了电离状态,处于不同晶格构型的单、双极化子态共存,低温时双极化子态被冻结;光照下发生持续光电导时,双极化子态变成单极化子态同时向导带释放一个电子,此过程伴随着进一步的晶格弛豫.理论与实验的对照说明单电子局域的DX0态在热平衡时并不能稳定存在,这和提出的双极化子机制是完全一致的.     

二维声子晶体异质位错结的界面传导模研究

以二维水银／四氯化碳体系正方格子声子晶体为研究对象，采用平面波法结合超元胞的方法研究了声子晶体异质位错结的能带结构及三种形式的位错对带隙内传导模影响。结果表明，对于原型异质结，在带隙中不会出现界面传导模；横、纵向及横纵向同时作用的位错效应，在界面处形成传导模，可以使处于禁带频率范围内的声波沿位错通道进行传播，从而形成声波导。     

Siδ掺杂AlxGa1-xAs/GaAs异质结二维电子气的SdH振荡研究

使用分子束外延方法生长了一种新的基于Ｓｉδ掺杂的Al_xGa_1-xAs/GaAs异质结，测量了０．３－３０Ｋ低温下异质结处二维电子气的横向磁阻、迁移率和Ｈａｌｌ电阻，磁阻的Ｓｈｕｂｎｉ－ｋｏｖ－ｄｅ Ｈａｓｓ（ＳｄＨ）振荡非常明显。对振荡曲线作快速Ｆｏｕｒｉｅｒ变换分析，获得了二维电子气中每一子能带上占据的电子数密度和有效质量（ｍ₀^*／ｍ₀＝０．０７３，ｍ₁^{*关键词：}     

用肖特基电容电压特性数值模拟法确定调制掺杂Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结中的极化电荷

研究发展了用肖特基电容 电压特性数值模拟确定调制掺杂AlxGa1 -xN GaN异质结中极化电荷的方法 .在调制掺杂的Al0 2 2 Ga0 78N GaN异质结上制备了Pt肖特基接触 ,并对其进行了C V测量 .采用三维费米模型对调制掺杂的Al0 2 2 Ga0 78N GaN异质结上肖特基接触的C V特性进行了数值模拟 ,分析了改变样品参数对C V特性的影响 .利用改变极化电荷、n AlGaN层掺杂浓度和肖特基势垒高度对C V曲线不同部分位置和形状影响不同 ,可以精确地求取极化电荷面密度 .通过模拟 ,得到Al0 2 2 Ga0 78N厚度为 45nm的调制掺杂Al0 2 2 Ga0 78N GaN异质结界面附近极化电荷面密度为 6 78× 10 1 2 cm- 2 .     

氧化物异质界面上的准二维超导

由于对称性破缺、晶格失配、电荷转移和空间限域等多自由度的协同关联作用,氧化物异质界面演生出许多与相应体材料所不同的物理性质,其中氧化物界面超导由于蕴含丰富物理内涵吸引了广泛的关注.近年来,得益于氧化物异质外延以及物性精准表征技术的迅猛发展,研究人员已经在多种氧化物异质界面上观测到了准二维的界面超导,并研究了与其相关的许多新奇量子现象,不仅推动了凝聚态物理研究的发展,也为界面超导走向实际应用奠定了重要基础.本文主要介绍和讨论氧化物界面上的准二维超导,以典型的LaAlO₃/SrTiO₃界面准二维超导及La₂CuO₄/La_1.56Sr_0.44CuO₄等铜氧化物界面超导为例,总结分析氧化物界面超导中新奇的物理现象,并指出该研究体系目前存在的一些问题,最后展望界面超导未来的发展方向.     

N极性GaN/AlGaN异质结二维电子气模拟

通过自洽求解薛定谔方程和泊松方程,较系统地研究了GaN沟道层、AlGaN背势垒层、Si掺杂和AlN插入层对N极性GaN/AlGaN异质结中二维电子气(2DEG)的影响,分析表明,GaN沟道层厚度、AlGaN背势垒层厚度及Al组分变大都能一定程度上提高二维电子气面密度,AlGaN背势垒层的厚度和Al组分变大也可提高二维电子气限阈性,且不同的Si掺杂形式对二维电子气的影响也有差异,而AlN插入层在提高器件二维电子气面密度、限阈性等方面表现都较为突出,在模拟中GaN沟道层厚度小于5nm时无法形成二维电子气,超过20nm后二维电子气面密度趋于饱和,而AlGaN背势垒厚度超过40nm后二维电子气也有饱和趋势,对均匀掺杂和delta掺杂而言AlGaN背势垒层Si掺杂浓度超过5×10~(19)cm~(-3)后2DEG面密度开始饱和,而厚度为2nmAlN插入层的引入会使2DEG面密度从无AlN插入层时的0.93×10~(13)cm~(-2)提高到1.17×10~(13)cm~(-2)。     

Siδ掺杂Al＿xGa＿（1─x）As／GaAs异质结二维电子气的SdH振荡研究

使用分子束外延方法生长了一种新的基于Ｓｉδ掺杂的ＡｌｘＧａ＿１－ｘＡｓ／ＧａＡｓ异质结，测量了０．３－３０Ｋ低温下异质结处二维电子气的横向磁阻、迁移率和Ｈａｌｌ电阻，磁阻的Ｓｈｕｂｎｉ－ｋｏｖ－ｄｅＨａｓｓ（ＳｄＨ）振荡非常明显。对振荡曲线作快速Ｆｏｕｒｉｅｒ变换分析，获得了二维电子气中每一子能带上占据的电子数密度和有效质量（ｍ＿０／ｍ＿０＝０．０７３，ｍ＿１／ｍ＿０＝０．０６８）．随温度降低，子带上占据的电子增多，实验中发现：当样品温度为０．３Ｋ，横向磁场从０到７Ｔ扫描时，磁阻振荡出现间歇性的反常峰，磁阻振幅陡然增大５－６倍。     

高线性度Al_xGa_(1-x)N/Al_yGa_(1-y)N/GaN高电子迁移率晶体管优化设计

对新型复合沟道AlxGa1-xN/AlyGa1-yN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)进行了优化设计.从半导体能带理论与量子阱理论出发,自洽求解了器件层结构参数对器件导带能级以及二维电子气(2DEG)中载流子浓度和横向电场的影响.用TCAD软件仿真得到了器件的层结构参数对器件性能的影响.结合理论分析和仿真结果确定了器件的最佳外延层结构Al0.31Ga0.69N/Al0.04Ga0.96N/GaNHEMT.对栅长1μm,栅宽100μm的器件仿真表明,器件的最大跨导为300mS/mm,且在栅极电压-2—1V的宽范围内跨导变化很小,表明器件具有较好的线性度;器件的最大电流密度为1300mA/mm,特征频率为11.5GHz,最大振荡频率为32.5GHz.     

AlxGa1-xN/GaN异质结二维电子气磁输运性质研究

在1.5K低温和0～9T的高磁场下研究了AlGaG/GaN异质结二维电子气的磁输运性质.实验结果在4块样品中都观察到了Shubnikov-da HaSS振荡的双周期行为.表明异质结的三角势阱中有两个子带被电子占据.通过电子子带占据时电子浓度分配的线形行为得到第二子带被占据的阈值浓度为7.2×1012cm-2.通过对不同样品量子散射时间和输运迁移率的研究,说明在1.5K下远程离化施主散射在量子散射时间中起主要作用.