GaAs和量子阱材料倍频效应的初步研究

采用调 Q YAG 激光器研究了半导体材料 GaAs,GaAs:Cr,InGaAs/GaAs 单量子阱(SQW)的倍频效应及其规律。测量了信号大小与晶体对称轴取向及入射、出射光偏振方向的关系。研究表明:材料表层结构的变化对于反射型倍频效应有很大影响。     

GaAs/InGaAs量子点-量子阱光电二极管的光存储特性读出

通过对特殊设计的GaAs/InGaAs量子点.量子阱光电二极管的I-V和C-V特性测试,验证了器件的光子存储特性,在器件的读出设计中引入了特殊设计的带倒空信号的基于电容反馈互导放大器和相关双采样(CTIA-CDS)型读出电路.在633 nm辐照下,分别改变照度和积分时间进行了非倒空和倒空测试的对比研究,并计算给出了对应...     

小尺寸堆栈高k栅介质GaAs nMOSFET阈值电压模型

通过求解沟道的二维泊松方程,建立了小尺寸高k栅介质GaAs MOSFET的阈值电压模型．模型包括了短沟道效应、漏致势垒降低效应和量子效应．模拟结果与TCAD仿真结果符合较好,证实了模型的正确性和实用性．利用该模型,分析了堆栈高k栅介质结构及其物理参数对阈值电压漂移的影响以及阈值电压的温度特性．结果表明,堆栈栅介质结构能有效抑制边缘场和DIBL效应,改善MOSFET的阈值特性和温度特性;未考虑量子效应的模型过高估计了温度对阈值电压的影响。     

快速热退火对高应变InGaAs/GaAs量子阱的影响

用固态分子束外延技术生长了高应变In045Ga0.55 As/GaAs量子阱材料.研究了快速热退火对高应变InGaAs/GaAs量子阱材料光学性质的影响.本文采用假设InGaAs/GaAs量子阱中的In-Ga原子扩散为误差函数扩散并解任意形状量子阱的薛定谔方程的方法,对不同退火温度下InGaAs/GaAs量子阱室温光致发光峰值波长拟合,得到了In原子在高应变InGaAs/GaAs量子阱中的扩散系数以及扩散激活能(0.88eV).     

快速热退火对高应变InGaAs/Ga As量子阱的影响

用固态分子束外延技术生长了高应变In0.45Ga0.55As/GaAs量子阱材料. 研究了快速热退火对高应变InGaAs/GaAs量子阱材料光学性质的影响. 本文采用假设InGaAs/GaAs量子阱中的In-Ga原子扩散为误差函数扩散并解任意形状量子阱的薛定谔方程的方法，对不同退火温度下InGaAs/GaAs量子阱室温光致发光峰值波长拟合，得到了In原子在高应变InGaAs/GaAs量子阱中的扩散系数以及扩散激活能（0.88eV) .     

InGaAs／GaAs自组织量子点光致发光特性研究

用PL谱测试研究了GaAs和不同In组份InxGa1-xAs(x=0.1,0.2,0.3)覆盖层对分子外延生长的InAs/GaAs自组织量子点发光特性的影响,用InxGa1-xAs外延层覆盖InAs/GaAs量子点,比用GaAs做 其发光峰能量向低有端移动,发光峰半高度变窄,量子点发光峰能量随温度的红移幅度较小,理论计算证实这是由于覆盖层InxGa1-xAs减小了InAs表面应力导致发光峰红移,而In元素有效抑制了InAs/GaAs界面组份的混杂,量子点的均匀性得到改善,PL谱半高宽变窄,用InGaAs覆盖的In0.5Ga0.5As/GaAs自组织量子点实现了1．3μm发光,室温下PL谱半高宽为19．2meV,是目前最好的实验结果。     

InGaAs/AlGaAs量子阱中量子尺寸效应对PL谱的影响

本文采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法设计并生长了两组InGaAs／A1GaAs应变多量子阱，量子阱的厚度分别为3nm和6nm，对其光致发光谱(PL)进行了研究，二者的发光波长分别为843nm和942nm，用有限深单量子阱理论近似计算了由于量子尺寸效应和应变效应引起的InGaAs／A1GaAs量子阱带隙的改变，这解释了两组样品室温下PL发射波长变化的原因。     

Design and Characteristics of InGaAs/GaAs MQW SEED Arrays Structure

讨论了谐振腔中的DBR对InGaAs／GaAs多量子阱SEED面阵光反射特性的影响．采用InGaAs／GaAs作为多量子阱SEED器件的有源区,从而获得了980nm工作波长．设计和分析了InGaAs／GaAs多量子阱SEED中的一种用于倒装焊的新型谐振腔结构．多量子阱材料是用MOCVD系统生长,利用微区光反射谱、PL谱以及X射线双晶衍射对多量子阱材料进行了测量和分析,测量结果表明多量子阱材料具有良好的质量,证明了器件结构的设计和分析是准确的．     

InGaAs／AlGaAs单量子阱激光器低阈值激射

研制了InGaAs/AlGaAs SQW激光器,对其工作特性如阈值电流密度、激射波长、特征温度、远场分布等进行了研究. 用MOCVD方法生长制备了InGaAs/AlGaAs分别限制单量子阱结构材料,得出其各层组分和能带分布.首先在GaAs衬底上生长GaAs缓冲层和AlGaAs波导层,然后生长窄能带的AlGaAs量子阱势垒层,再继续生长InGaAs量子阱有源区.其后继续生长AlGaAs势垒层、高Al组分AlGaAs波导层和GaAs高掺杂欧姆接触层.我们发现在低温范围里(160 K～220 K)阈值电流密度随温度升高而减小,与普通量子阱激光器正相反,表现出负的特征温度.随着温度进一步提高,阈值电流密度表现出指数式增大.300 K下腔长2000 μm的激光器最低的阈值电流密度约为200 A/cm2.(OD7)     

InGaAs/GaAs量子阱中自组装InAs量子点的光学性质

在InGaAs/GaAs量子阱中生长了两组InAs量子点样品,用扫描电子显微镜(SEM)测量发现,量子点呈棱状结构,而不是通常的金字塔结构,这是由多层结构的应力传递及InGaAs应变层的各向异性引起的.采用变温光致发光谱(TDPL)和时间分辨谱(TRPL)研究了其光致发光稳态和瞬态特性.研究发现,InGaAs量子阱层可以有效地缓冲InAs量子点中的应变,提高量子点的生长质量,可以在室温下探测到较强的发光峰.在量子阱中生长量子点可以获得室温下1 318 nm的发光,并且使其PL谱的半高宽减小到25 meV.     

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.     

光抽运垂直外腔面发射激光器的增益特性数值模拟

为了深入研究光抽运垂直外腔面发射激光器的增益特性,以InGaAs/GaAs应变量子阱系统为例,建立了将带隙、带边不连续性计算和带结构计算系统结合起来的完整体系,考虑在应变影响下能带及波函数的混合效应。利用有限差分法对含6×6 Luttinger-Kohn哈密顿量的有效质量方程精确求解,得到了InGaAs/GaAs应变量子阱导带、价带的能带结构和包络函数,然后选用Lorentzian线形函数,数值模拟了量子阱的材料增益谱和自发辐射谱。最后讨论了阱宽、载流子浓度、温度等因素对量子阱材料增益的影响,为光抽运垂直外腔面发射激光器的优化设计提供了理论依据。     

高功率VCSEL中应变补偿量子阱的理论设计

利用模型固体理论、k.p理论和Pikus-Bir理论,研究了InGaAs/GaAsP应变补偿量子阱,得出了较为简单通用的设计方法;进而研究了阱宽、InGaAs中In组分和GaAsP中P组分等参数对跃迁波长的影响.理论计算发现,与InGaAs/GaAs普通量子阱相比,InGaAs/GaAsP应变补偿量子阱能提供更深的载流子阱和更大的增益.按照提出的理论设计方法,研制了含InGaAs/GaAsP应变补偿量子阱的垂直腔面发射激光器(VCSEL),理论计算和实验结果相吻合.     

分子束外延生长高应变单量子阱激光器

采用分子束外延方法研究了高应变InGaAs/GaAs量子阱的生长技术.将InGaAs/GaAs量子阱的室温光致发光波长拓展至1160nm,其光致发光峰半峰宽只有22meV.研制出1120nm室温连续工作的InGaAs/GaAs单量子阱激光器.对于100μm条宽和800μm腔长的激光器,最大线性输出功率达到200mW,斜率效率达到0.84mW/mA,最低阈值电流密度为450A/cm2,特征温度达到90K.     

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.     

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。     

化学束外延生长GaAs/GaAs,InGaAs/GaAs,InP/InP,InGaAs/InP多量子阱材料

在国产首台CBE设备上,生长了GaAs上的GaAs,InP上的InP,InP上的InGaAs以及GaAs上的InGaAs多量子阱四种材料。纯GaAs为p型,载流子浓度为5.5×10~(15)cm~(-3),μ_(300K)=280cm~2/V·s,μ_(77K)=5000cm~2/v·s,基本没有表面椭圆缺陷,InGaAs/GaAs多量子阱的x光双晶衍射有10个卫星峰,光吸收谱有明显子带吸收。     

中国瑞典合作的InGaAs量子阱激光器研究取得新成果

中科院半导体所与瑞典Chalmers理工大学合作研究的量子阱激光器取得最新成果。这种激光器采用GaAs基上生长的InGaAs异变量子阱为有源区实现了1．58μm室温激射,这是迄今为止国际上GaAs基异变结构长波长激光器的最新进展：表明GaAs基InGaAs异变量子阱结构是制备1．55μm波段光电子器件的一种可行性新材料。     

MOCVD生长的高质量掺碳GaAs/AlGaAs材料的特性研究

利用低压金属有机化合物汽相淀积方法,以液态CCl4为掺杂源生长了高质量的碳掺杂GaAs/AlGaAs外延材料,研究了CCl4流量、生长温度和V/Ⅲ比等因素对外延材料中的碳掺杂水平的影响。采用电化学CV方法、范德堡霍耳方法、低温光致发光谱和X射线双晶衍射回摆曲线测量等方法对碳掺杂外延材料的电学、光学特性进行了研究。实验制备了空穴浓度高达1.9×1020cm-3的碳掺杂GaAs外延材料和低温光致发光谱半宽小于5nm的高质量碳掺杂Al03Ga0.7As外延层。在材料研究的基础上,我们以碳为P型掺杂剂生长了GaAs/A1GaAs/InGaAs应变量子阱980nm大功率半导体激光器结构,并获得了室温连续工作1W以上的光功率输出。     

二维短沟道MOSFET阈值电压分析模型

随着器件尺寸的进一步减小,由量子效应导致的能带分裂对MOSFET中阈值电压特性的影响变得越来越重要.提出了一个包含量子效应(QME)的短沟道金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)分析的阈值电压模型,该模型建立在求解包含量子校正的泊松方程的基础上.分析在泊松方程中考虑量子效应后建立的分析的阈值电压模型可知:随着器件尺寸的减小,由量子效应和短沟道效应引起的阈值电压的升高变得越来越严重.本模型的优点是没有引入额外的物理参数.