InP基InAs量子线异常的变温光致发光谱研究北大核心CSCD

制备了InAs/InAlGaAs/InP(001)量子线结构,利用变温光致发光谱(PL)研究了InAs量子线的光学特性.随温度增加InAs量子线PL谱的发光峰位呈异常的S型变化,即:在15K^35K时峰位红移;在35K^55K温度范围内峰位发生了蓝移;随后随温度进一步增加,峰位再次发生红移.分析认为这种S型峰位的变化可能是由于不同温度下载流子的不同复合机制所引起的.     

不同组分InxGa1-xAs(0≤x≤0.3)覆盖层对自组织InAs量子点的影响

研究了不同In组分的In_xGa_1-xAs(0≤x≤0.3)覆盖层对自组织InAs量子点的结构及发光特性的影响.透射电子显微镜和原子力显微镜表明,InAs量子点在InGaAs做盖层时所受应力较GaAs盖层时有所减小,并且x＝0.3时,InGaAs在InAs量子点上继续成岛.随x值的增大,量子点的光荧光峰红移,但随温度的变化发光峰峰位变化不明显.理论分析表明InAs量子点所受应力及其均匀性的变化分别是导致上述现象的主要原因. 关键词： 量子点 盖层 应力 红移     

GaAs(311)A衬底上自组装InAs量子点的结构和光学特性

报道了GaAs(311)A衬底上的自组装InAs量子点的结构和光学特性.原子力量显微镜结果表明（311）A GaAs衬底上的InAs量子点呈箭头状,箭头方向沿[233]方向.实验发现,量子点的光致发光（PL)强度、峰位、半高宽都与测量温度密切相关.随着温度的升高,量子点的发光强度减小,峰位快速红移,半高宽单调下降.可以认为这是由于载流子先被热激活到浸润层势垒后再被俘获到能量较低的量子点中进行复合造成的,这一模型圆满解释了我们的实验结果. 关键词：     

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。     

不同组分InxGa1-xAs(0≤x≤0.3)覆盖层对自组织InAs量子点的影响

研究了不同In组分的InxGa1-xAs(0≤x≤0.3)覆盖层对自组织InAs量子点的结构及发光特性的影响.透射电子显微镜和原子力显微镜表明,InAs量子点在InGaAs做盖层时所受应力较GaAs盖层时有所减小,并且x＝0.3时,InGaAs在InAs量子点上继续成岛.随x值的增大,量子点的光荧光峰红移,但随温度的变化发光峰峰位变化不明显.理论分析表明InAs量子点所受应力及其均匀性的变化分别是导致上述现象的主要原因.     

多孔硅在30~180℃温区光致发光谱的研究

对长期存放在空气中的多孔硅样品和即时制备的多孔硅样品分别在室温~180℃下进行了光致发光（PL）温度效应的研究.两类样品的PL呈现不同的变化规律.前者的PL还表现为双峰,且长波PL峰随温度升高蓝移;后者的PL表现为单峰,且PL峰位随温度升高红移.基于量子限制效应对后者进行了解释;而前者难以用分立的量子限制和表面发光中心模型来解释,实验结果表明两种机制之间可能有较复杂的耦合效应发生.     

InxGa1-xAs/GaAs量子阱应变量对变温光致发光谱的影响

利用变温光致发光(PL)研究了In0.182Ga0.818As/GaAs应变及应变补偿量子阱在77～300 K温度范围内的发光特性.随着温度T的升高,PL峰位向低能方向移动.在应力作用下In0.182Ga0.818As/GaAs量子阱的价带顶轻空穴带和重空穴带发生了劈裂.通过理论计算推导应变随温度变化对InxGa1-x...     

等离子体增强InAs单量子点荧光辐射的研究

通过测量光致发光(PL)谱、PL时间分辨光谱及不同激发功率下PL发光强度,研究了低温(5 K)下等离子体对InAs单量子点PL光谱的增强效应.采用电子束蒸发镀膜技术在InAs量子点样品表面淀积了5 nm厚度的金膜,形成纳米金岛膜结构.实验发现,金岛膜有利于量子点样品发光强度的增加,最大PL强度增加了约5倍,其主要物理机理是金岛膜纳米结构提高了量子点PL光谱的收集效率.     

混合型碘系钙钛矿薄膜变温光致发光特性的研究

研究了阴离子和阳离子混合型碘系钙钛矿薄膜材料的结构、光学性质及光致发光温度特性.研究发现,阴离子混合型碘系钙钛矿(MAPb(Br_xI_(1-x))_3,MA~+=CH_3NH_3~+)随着半径较小的Br~_离子的比例增加(x=0-0.1),薄膜择优取向生长更明显,其光学带隙从1.43 eV到1.48 eV线性增加.在光抽运下,随着工作温度从10 K升高到125 K,纯碘系钙钛矿(MAPbI_3,即x=0)可见区光致发光(PL)的峰位轻微的红移;之后至350 K,发生蓝移.而Br~-阴离子混合型钙钛矿薄膜的PL峰位只随温度升高持续蓝移.并且在不同工作温度下,Br~-阴离子比例x与PL峰位呈现线性关系.对于纯碘系钙钛矿,其高温段激子结合能是37.5 meV;随着Br~-的比例的增加,高温段激子结合能会先增大后减小.当x=0.0333,其薄膜PL半高宽随温度升高展宽幅度最小,具有更好的温度稳定性.通过进一步三重阳离子混合和阴离子调节,获得更加优良的混合型碘系耗钛矿(Cs_(0.05)(FA_(0.85)A_(0.15))_(0.95)Pb(Br_(0.15)I_(0.85))_3,FA~+=HC(NH_2)_2~+)薄膜,为进一步研制太阳能电池和发光器件奠定了实验基础.     

InAs 单量子点中级联辐射光子的关联测量

利用分子束外延生长InAs单量子点样品,温度为5 K时,测量了单量子点中单、双激子自发辐射的荧光(PL)光谱.研究了单、双激子发光强度随激发功率的变化及对应发光峰的偏振特性和精细结构劈裂.基于Hanbury-Brown Twiss(HBT) 实验,测量了单、双激子间发光光谱的关联函数,证实了其发光过程为级联发射过程. 关键词： InAs 单量子点 单、双激子 荧光光谱 级联辐射     

InAs/GaAs量子点的静压光谱压力系数研究

采用有效质量模型和非线性弹性理论计算了不同尺寸InAs/GaAs量子点的静压光谱发光峰的 压力系数(PC).量子点峰位随压力的变化主要来自禁带宽度和电子束缚能随压力变化两方面 的贡献.由于InAs/GaAs量子点是一个应变体系，体系的晶格常数，失配应变和弹性系数均随 外加压力变化，使得加压后量子点的禁带宽度相对于非应变体系略有减小，同时势垒高度增 加，电子束缚程度增加.两者共同作用引起的InAs应变层的禁带宽度压力系数减小是导致量 子点的压力系数小于InAs体材料的主要原因.同时计算结果表明，电子束缚能随压力变化对 不同尺寸量子点的压力系数的影响不同，量子点尺寸越小，受其影响越大，压力系数也越大 . 关键词： 量子点 压力系数 应变     

InN量子点的液滴外延及物性表征

由于1. 55μm波段广泛应用于通信领域,为了探索不同生长温度对InN量子点的形貌影响,并且实现自组装InN量子点在1. 55μm通信波段的发光,对InN量子点的液滴外延及物性进行了相关研究。首先利用射频等离子体辅助分子束外延(PA-MBE)技术在GaN模板上,采用液滴外延方法在3种温度下生长了InN量子点结构。生长过程中靠反射高能电子衍射(RHEED)对样品进行原位监控。原子力显微镜(AFM)表征结果表明随着生长温度升高,量子点尺寸变大,密度减小。在生长温度350℃和400℃下,观测到了量子点;当温度高于450℃时,未观测到InN量子点。当生长温度为400℃时,量子点形貌最好,密度为6×10~8/cm~2,对400℃下生长的InN量子点进行了变温PL测试,成功得到InN量子点在1. 55μm波段附近的光致发光,并且随着测试温度的升高,量子点的发光峰位发生了先红移后蓝移最后又红移的S型曲线变化,这种量子点有望在未来应用于量子通信领域。     

ZnO/MgZnO单量子阱的能带重正化与阱宽的关系

通过室温下的时间积分光致发光(PL)谱,研究了阱宽Lw渐变的ZnO/Mg0.1Zn0.9O单量子阱在高激发强度下的能带重正化与阱宽的关系。实验中光生载流子浓度为n=1.6×1014cm-2,在Lw从2.3 nm渐变到4.3 nm,PL谱峰位的红移量从5.9 meV变化到97.1 meV。红移量随阱宽增大而增加,但增加率却逐渐减少。当Lw2αB(αB,ZnO体材料激子玻尔半径,约为2 nm)时,红移量逐渐呈现出饱和的趋势(100 meV)。研究发现峰位的红移是由于多体效应所导致的能隙收缩以及在高的激发强度下带内填充效应的这两种机理相互竞争的结果。     

带有InGaAs覆盖层的InAs量子点红外探测器材料的发光与光电响应

利用分子束外延技术(MBE),在GaAs(001)衬底上自组织生长了不同结构的InAs量子点样品,并制备了量子点红外探测器件。利用原子力显微镜(AFM)和光致发光(PL)光谱研究了量子点的表面结构、形貌和光学性质。渐变InGaAs层的插入有效地释放了InAs量子点所受的应力,抑制了量子点中In组分的偏析,提高了外延层的生长质量,降低了势垒高度,使InAs量子点荧光波长红移。伏安特性曲线和光电流(PC)谱结果表明,生长条件的优化提高了器件的红外响应,具有组分渐变的InGaAs层的探测器响应波长发生明显红移。     

InxGa1-xN/InyGa1-yN多量子阱结构 发光特性的测量与分析

利用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长了In_xGa_1-xN/In_yGa_1-yN多量子阱结构外延层,并用变温光致发光(PL)光谱、选择激发光谱以及激发(PLE)光谱等手段研究了该结构的量子效率、多峰效应的起源以及峰位随温度变化等信息。变温PL光谱的结果表明:在温度从30 K变化到300 K时,其峰值强度只下降了1.36倍且发光波长发生了蓝移。通过选择激发光谱证明了其发光峰位的独立性。PLE结果表明了GaN和势垒层的Stokes位移很小,但是In_xGa_1-xN阱层的Stokes位移变化很大。同时,提出了一种可同时获得多个吸收边的数据处理方法。     

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     

基于InAs单量子点的单光子干涉

利用分子束外延生长 InAs 单量子点样品,测量了温度为 5 K 时单量子点的荧光(PL)光谱.采用时间关联光子强度测量(HBT)验证了 PL 光谱具有单光子发射特性.单光子通过马赫曾德尔 (MZ) 干涉仪,验证了单光子自身具有干涉特性.测量了当 MZ 干涉仪两臂偏振方向的夹角改变时对应的单光子干涉及条纹可见度的变化. 关键词： 量子点单光子源 反群聚效应 马赫曾德尔干涉     

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.     

InGaAsN量子阱的光致发光谱研究(英文)

我们测量了低N组分的InGaAsN/InGaAs/GaAs量子阱材料的光致发光(PL)谱,测量温度范围从13K到300K。实验结果显示,InGaAsN的PL谱的主峰值的能量位置随温度的变化呈现出反常的S型温度依赖关系。用Varshni经验公式对实验数据进行拟合之后,发现在低温下InGaAsN量子阱中的载流子是处于局域态的。此外,我们还测量了样品在不同的温度、不同的能量位置的瞬态谱,结果进一步证实了:在低温下,InGaAsN的PL谱谱峰主要是局域态激子的复合发光占据主导地位,而且InGaAsN中的载流子局域态主要是由N等电子缺陷造成的涨落势引起的。     

关于InGaN/GaN多量子阱结构内量子效率的研究

利用金属有机物化学气相沉积技术在蓝宝石衬底(0001)面生长了InGaN/GaN多量子阱结构,并测量了其荧光(PL)光谱的峰位能量和发光效率对温度和注入载流子密度的依赖性.结果显示,该样品PL的峰位能量对温度的依赖性是"S形"的(降低-增加-降低),并且最大发光效率出现在50 K左右.前者反映了InGaN阱层中势能的非均一性和载流子复合的局域特征,后者则表明了将极低温度下的内量子效率设定为100%的传统界定方法应当被修正.进一步的研究结果显示,发光效率不仅是温度的函数,同时也是注入载流子密度的函数.为此我们对传统的基于PL光谱测量来确定某结构(或器件)内量子效率的方法进行了修正:在不同温度下测量发光效率对注入载流子密度的依赖性,并将发光效率的最大值设为内量子效率是100%,这样,其他温度点和注入载流子密度点所对应的内量子效率也就随之确定.