应变自组装InAs/GaAs量子点材料与器件光学性质研究

采用MBE技术生长应变自组装InAs/GaAs量子点微结构材料,以这种纳米尺度微结构材料作有源层制备出激光二极管.研究了材料的光致发光和器件电致发光的特性.条宽为100μm、腔长为1.6mm,腔面未经镀膜的量子点激光二极管,室温下最大光功率输出为2.74W.     

GaN的声表面波特性研究

采用金属有机物化学气相外延方法在(0001)面蓝宝石上生长了高质量、高阻的未掺杂(0001)面GaN薄膜。为精确测量GaN薄膜材料的声表面波特性，在GaN薄膜表面上沉积了金属叉指换能器，叉指换能器采用等叉指结构，叉指的数目为40对，叉指间距为15μm。采用脉冲法测量了声表面波在自由表面和金属表面上的速度，并通过计算得到了机电耦合系数(κ^2)。所测量的声表面波速度（ν)为5667m／s，机电耦合系数(κ^2)为1．9％。     

Effect of Small-Angle Scattering on the Integer Quantum Hall Plateau

A GaAs/AlGaAs two-dimensional electron gas （2DEG） structure with the high mobility of μ2K= 1.78 × 10^6 cm^2/Vs has been studied by low-temperature Hall and Shubnikov de Hags （SdH） measurements. Quantum lifetimes related to all-angle scattering events reduced from 0.64 ps to 0.52 ps after i11uminating by Dingle plots, and transport lifetimes related to large-angle scattering events increasing from 42.3ps to 67.8ps. These results show that small-angle scattering events become stronger. It is clear that small-angle scattering events can cause the variation of the widths of the quantum Hall plateaus.     

纳米半导体材料的评价技术

简要地介绍了纳米半导体材料表面形貌、位错缺陷的观测手段与方法以及研究量子点的发光行为和光学性质的手段与方法。     

应变层InGaAsP量子阱激光器结构的调制光谱研究

利用光调制反射谱(PR)对1.55μm应变层InCaAsP三量子阱激光器结构进行了研究,在样品的波导层观察到了Franz-Keldysh振荡。利用Bastard包络函数方法和Kane模型从理论上计算了该应变层InGaAsP四元合金三量子阱内电子和空穴的能级和跃迁能量,计算结果与实验数据符合得很好,得到了In_(0.758)Ga_(0.242)As_(0.83)P_(0.17)与In_(0.758)Ga_(0.242)As_(0.525)P_(0.475)四元合金应变界面的导带不连续性。     

In离子掩模注入GaAs(001)衬底的均匀有序纳米团簇的形成和扩散

离子注入技术是一种重要的制备低维量子结构的方法,它能通过精确控制注入能量、剂量以及注入温度等形成有序纳米团簇.我们利用有序的阳极氧化铝模板作为掩模板在GaAs(001)衬底上进行In离子选择性注入以及快速热退火,获得了均匀有序的纳米团簇,采用原子力显微镜研究了量子点随温度变化的形貌变化特征,观察到注入吸附原子在衬底的扩散随温度变化而加快,退火温度达到680℃时,沿[110]方向的扩散要比[110]方向扩散快,而且呈现各向异性.     

有机/无机复合体异质结太阳电池

利用简单的低温工艺制备了纳米晶纤锌矿结构的ZnO,用高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)技术进行了表征.利用纳米晶ZnO和共轭聚合物2-甲氧基-5-(3,7.二甲基辛氧基)对苯撑乙烯(MDMO-PPV)制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/ZnO:MDMO-PPV/Al的有机/无机复合体异质结太阳电池,作为对比,同时制备了ITO/PEDOT:PSS/MDMO-PPV/Al结构的纯有机聚合物电池.实验结果表明,添加纳米晶ZnO使其能量转换效率提高了约550倍.PL谱测试结果表明这是由于有高电子亲合能的ZnO提高了电子空穴对分离的能力.另外,光伏性能的提高可能也与ZnO引起的电子传输能力的提高有关.此外,本文分析了ZnO:MDMOPPV体异质结电池性能低于传统电池的原因,并提出了进一步提高其性能的方法.     

GaAs/AlGaAs量子级联激光器自脉动动力学

利用步进扫描时间分辨傅里叶变换红外光谱,研究了波长9.76μm GaAs/AlGaAs量子级联激光器的准连续波激射谱.在驱动电流周期内,时间上堆叠的发射谱能够观察到明显的光强自脉动现象.有源区中的自加热积累大大影响了电子的驰豫和输运性质.热引起的在注入区较高子能级中占据的载流子由于这些子能级与下一注入区的连续态形成共振条件而泄露,而耦合阱有源区中第四子能级的存在加快了这个过程.周期性破坏和恢复的共振条件所引起的载流子泄露在很大程度上导致了时域堆叠光谱的自脉动.     

SiC衬底上高性能AlGaN/GaN HEMT结构材料的研制

用金属有机物化学气相沉积技术(MOCVD)在半绝缘4H-和6H-SiC衬底上研制出了高性能的具有国内领先和国际先进水平的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)材料,室温二维电子气迁移率和浓度分别为2215cm2/(V·s)和1.044×1013cm-2;50mm外延片平均方块电阻不高于253.7Ω/□,方块电阻不均匀性小于2.02%;三晶X射线衍射和原子力显微镜分析表明该材料具有较高的晶体质量和表面质量.用以上材料研制出了1mm栅宽AlGaN/GaN HEMT功率器件,8GHz连续波输入下器件的输出功率密度为8.25W/mm,功率附加效率为39.4%;对研制的器件进行了可靠性测试,器件连续工作半小时后,输出功率只下降了0.1dBm,表明所研制的器件具备了一定的可靠性.     

InP基近红外波段量子线激光器的电致发光谱

制备了InP基近红外波段量子线激光器,在改变注入条件的室温连续电致发光谱测试中,观察到了不同于带填充效应的谱型变化.低激励时,高能峰先出现;随激励电流增加,高能峰减弱并随后消失,同时低能峰出现并激射.认为激光器随注入电流的增加表现出的这种特殊的激射谱,是由自组织纳米结构尺寸的不均匀分布引起的.