自组织量子点的形成过程

利用分子束外延技术(MBE)生长了一个分布很不均匀的InGaAs量子点样品.样品不同位置InGaAs的沉积量不同导致点的大小、密度分布不均匀.这种分布恰恰对应着量子点形成的不同时期,因此仅通过一个样品就可以把量子点的生长演变全过程展示出来.AFM和PL测试表明:随着InGaAs沉积量的增加,量子点的密度显著增加,量子点的尺寸分布渐趋均匀并倾向于一平衡值.     

自组织量子点的形成过程

利用分子束外延技术(MBE)生长了一个分布很不均匀的InGaAs量子点样品. 样品不同位置InGaAs的沉积量不同导致点的大小、密度分布不均匀. 这种分布恰恰对应着量子点形成的不同时期，因此仅通过一个样品就可以把量子点的生长演变全过程展示出来. AFM和PL测试表明：随着InGaAs沉积量的增加，量子点的密度显著增加，量子点的尺寸分布渐趋均匀并倾向于一平衡值.     

In0.5Ga0.5As/In0.5Al0.5As应变耦合量子点的形貌和光学性质

提出了利用分子束外延方法生长In0.5Ga0.5As/In0.5Al0.5As应变耦合量子点,并分析量子点的形貌和光学性质随GaAs隔离层厚度变化的特点.实验结果表明,随着耦合量子点中的GaAs隔离层厚度从2 nm增加到10 nm,In0.5Ga0.5As量子点的密度增大、均匀性提高,Al原子扩散和浸润层对量子点PL谱的影响被消除,而且InAlAs材料的宽禁带特征使其成为InGaAs量子点红外探测器中的暗电流阻挡层.由此可见,选择合适的GaAs隔离层厚度形成InGaAs/InAlAs应变耦合量子点将有益于InGaAs量子点红外探测器的研究.     

快速率生长MBE InAs/GaAs(001)量子点

用快速率(1.0ML/s)生长MBE InAs/GaAs(001)量子点。原子力显微镜观察结果表明,在量子点体系形成的较早阶段,量子点密度N(θ)随InAs沉积量θ的变化符合自然指数形式N(θ)∝ek(θ-θc),这与以前在慢速生长(≤0.1ML/s)条件下出现的标度规律N(θ)∝(θ-θc)α明显不同。另外,在N(θ)随θ增加的过程中,快速率生长量子点的高度分布没有经历量子点平均高度随沉积量θ逐渐增加的过程。这些实验观察说明,以原子在生长表面作扩散运动为基础的生长动力学理论至少是不全面的,不适用于解释InAs量子点的形成。这些观察和讨论说明,即使在1.0ML/s的快速率生长条件下,量子点密度也可以通过InAs沉积量有效地控制在1.0×108cm-2以下,实现低密度InAs量子点体系的制备。     

InGaAs量子点的自发发射及光增益

研究了InGaAs量子点材料自发发射、放大自发发射及光增益特性.实验发现InGaAs量子点材料随着注入电流密度的增加,其自发发射及放大自发发射光谱峰蓝移,表现出明显的能带填充现象.由于量子点材料尺寸及形状等存在一定的分布,在光谱中没有明显的对应量子点激发态的谱峰.由单程增益放大自发发射得到了量子点材料在不同注入电流密度下的光增益谱.结果表明存在由于量子点大小分布造成的量子点态非均匀展宽引起的增益峰蓝移和增益谱展宽现象.     

InGaAs量子点的自发发射及光增益

研究了InGaAs量子点材料自发发射、放大自发发射及光增益特性.实验发现InGaAs量子点材料随着注入电流密度的增加,其自发发射及放大自发发射光谱峰蓝移,表现出明显的能带填充现象.由于量子点材料尺寸及形状等存在一定的分布,在光谱中没有明显的对应量子点激发态的谱峰.由单程增益放大自发发射得到了量子点材料在不同注入电流密度下的光增益谱.结果表明存在由于量子点大小分布造成的量子点态非均匀展宽引起的增益峰蓝移和增益谱展宽现象.     

In0.5Ga0.5As/In0.5Al0.5As应变耦合量子点的形貌和光学性质

提出了利用分子束外延方法生长In0.5Ga0.5As/In0.5Al0.5As应变耦合量子点，并分析量子点的形貌和光学性质随GaAs隔离层厚度变化的特点。实验结果表明，随着耦合量子点中的GaAs隔离层厚度从2 nm增加到10 nm，In0.5Ga0.5As量子点的密度增大、均匀性提高, Al原子扩散和浸润层对量子点PL谱的影响被消除，而且InAlAs材料的宽禁带特征使其成为InGaAs量子点红外探测器中的暗电流阻挡层。由此可见，选择合适的GaAs隔离层厚度形成InGaAs/InAlAs应变耦合量子点将有益于InGaAs量子点红外探测器的研究。     

自组织量子点的优化生长

在不同生长条件下,生长低组分InGaAs/GaAs自组织量子点并且使用接触式AFM进行测量.通过对生长条件的优化,得到高密度、高均匀性的量子点MBE生长条件,这对于自组织量子点在器件方面的应用,比如量子点红外探测器和量子点激光器,是非常重要的.同时,还与优化的InAs/GaAs生长条件进行了比较.     

自组织量子点的优化生长

在不同生长条件下,生长低组分InGaAs/GaAs自组织量子点并且使用接触式AFM进行测量.通过对生长条件的优化,得到高密度、高均匀性的量子点MBE生长条件,这对于自组织量子点在器件方面的应用,比如量子点红外探测器和量子点激光器,是非常重要的.同时,还与优化的InAs/GaAs生长条件进行了比较.     

多层InAs量子点的光致发光研究

采用MBE设备生长了多层InAs/GaAs量子点结构,测量了其变温光致发光谱和时间分辨光致发光谱.结果表明多层量子点结构有利于减小发光峰的半高宽,并且可以提高发光峰半高宽和发光寿命的温度稳定性.实验发现,加InGaAs盖层后,量子点发光峰的半高宽进一步减小,最小达到23.6 meV,并且发光峰出现红移.原因可能在于InGaAs盖层减小了InAs岛所受的应力,阻止了In组分的偏析,提高了InAs量子点尺寸分布的均匀性和质量,导致载流子在不同量子点中的迁移效应减弱.