HgCdTe反型层电子子能带物理

<正> 本文在4.2K下测定了p-HgCdTe MIS结构样品的量子电容谱,表面磁阻振荡,表面回旋共振以及表面电子自旋共振,确定了HgCdTe反型层电子子能带结构,包括能级位置、费米能级、有效质量、反型层耗尽层厚度等,并推导了由于自旋轨道相互作用而引起的电致自旋分裂子能带的色散关系和朗道能级扇形图,还研究了朗道能级以及自旋能级间的光跃迁问题。     

HgGdTe子能带电子的磁光共振

报道P-Hg_(1-x)Cd_xTe(x=0.234、N_A=4×10~(17)cm~(-3))MIS结构样品在电量子限条件下电子子能带朗道能级间磁光共振光跃迁实验结果。测量了不同光子能量和样品在不同表面电子浓度时子能带朗道能级间和自旋能级间的回旋共振和自旋共振。定量地证明了窄禁带半导体量子阱子能带朗道能级的移动和交叉效应,这一效应起源于表面势的反演不对称所导致的较强的表面电子自旋轨道相互作用。     

GaAs／AlGaAs异质结中二维电子气的回旋共振研究

采用栅压比谱的方法，研究了ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ异质结中二维电子气（２ＤＥＧ）的回旋共振。观察到由于子能带－朗道能级耦合所引起的回旋共振峰强度随磁场的振荡行为．由回旋共振频率ωｃ确定了子能带电子的回旋共振有效质量ｍ＊，通过对共振峰线形的拟合，获得二维电子气浓度Ｎｓ、电子散射时间τ和迁移率μ．由子能带－朗道能级的共振耦合测量了不同栅压下的多个子能带间的能量间距．讨论了导带非线抛物性对电子回旋共振有效质量的影响     

在外磁场作用下Rashba系统中的磁光吸收谱

基于半经典玻尔兹曼方程的方法研究了InGaAs/InAlAs 系统中电子在Rashba自旋轨道耦合相互作用(RSOI)和外磁场作用下二维电子气(2DEG)的磁光吸收谱以及选择定则。RSOI的存在使朗道能级相互混合并移动, 在高迁移率和强磁场条件下, 磁光吸收谱可以观察到来自相邻郎道能级和相同自旋间的两个主吸收峰。随着电子浓度、外磁场以及自旋轨道耦合强度的不同可以相应地调制吸收谱强度和峰位等。另外, 由于朗道能级的混合, 使磁光谱出现自旋反转的跃迁, 但由于不同自旋态的电子波函数的重叠很小, 此跃迁对磁光吸收谱的贡献很小。     

碲镉汞远红外回旋共振和电子有效质量

用远红外激光磁光光谱系统测量了N-Hg_(1-x)Cd_xTe(x≈0.2)的回旋共振,同时用三带模型从理论上计算了样品的朗道能级、电子有效质量和有效g-因子,从回旋共振有效质量的实验值与理论值的比较中获得了带底有效质量及g-因子及其与温度和组份的关系。     

量子点接触中的自旋过滤特性

利用可调节自旋过滤器模型,首次计算并讨论了磁场和电子跃迁能量间隔变化对量子点接触结构中自旋电子过滤特性的影响。研究发现,磁场和电子跃迁能量间隔的变化引起了自旋电子隧穿概率和隧穿电导都呈现出量子台阶效应,磁场的增加使电子的回旋频率和电子的Zeeman能级分裂同时加强,从而导致量子点接触结构中的横向约束加强,而自旋过滤效应明显减弱;当磁场一定时,电子跃迁能量间隔越小,电子的自旋过滤效应越明显。电子跃迁能量间隔改变的同时,也改变了鞍形势的势垒形状和自旋过滤的灵敏度。对于不同的材料,同时考虑磁场和电子跃迁能量间隔的作用可以找到自旋过滤器的最佳过滤效果。尤为重要的是过滤器的结构可以用标准的电子束技术很容易得到,所以研究结论为设计新型自旋过滤器提供了理论依据,具有广阔的应用前景和潜在的商业价值。此外,使用朗道因子值较高的材料作自旋过滤器的衬底,可以进一步提高过滤器的性能。     

电场下超晶格GaAs/Ga_(1-x)Al_xAs[111]的电子结构

用有效质量理论研究了GaAs/Ga_(1-x) Al_xAs[111]超晶格在外加电场下的电子结构.具体计算了超晶格的子能带色散关系曲线,子能级随外加电场的变化,并且计算了k_u=0的光跃迁矩阵元平方随电场的变化.与零电场情况相比,发现在k_u≠0处子能带的二重简并解除.随电场的增大,△n=0的跃迁减小,而△n≠0的跃迁增大.考虑单轴压力效应后,轻空穴和重空穴的能级位置发生下降和上升.     

电声子耦合对量子点非平衡输运的影响

电子-声子耦合显著影响半导体量子点和单分子晶体管的非平衡输运.在非平衡格林函数运动方程方法的框架内,通过改进电声子解耦,发现低温下量子点谱函数中声子伴带明显依赖于两边电极费米能级与重整后局域能级的相对位置,呈现电子-空穴对称性破缺.Kondo峰的声子伴带分为两类,分别与由电子或空穴组成的多体自旋单态相对应.当局域能级存在Zeeman分裂时,两类不同起源的Kondo声子伴带在自旋分辨的谱函数中可以相互区分.谱函数的这些特性也体现在非线性微分电导谱中.     

电声子耦合对量子点非平衡输运的影响

电子-声子耦合显著影响半导体量子点和单分子晶体管的非平衡输运.在非平衡格林函数运动方程方法的框架内,通过改进电声子解耦,发现低温下量子点谱函数中声子伴带明显依赖于两边电极费米能级与重整后局域能级的相对位置,呈现电子-空穴对称性破缺.Kondo峰的声子伴带分为两类,分别与由电子或空穴组成的多体自旋单态相对应.当局域能级存在Zeeman分裂时,两类不同起源的Kondo声子伴带在自旋分辨的谱函数中可以相互区分.谱函数的这些特性也体现在非线性微分电导谱中.     

Hg_(1-x)Cd_xTe反型层子能带结构的实验研究

本文在4.2K下测定了液相外延HgCdTe MIS结构样品的电容谱,磁阻振荡以及迴旋共振效应,并从实验测量结果,采用物理参数拟合法,确定了该样品在电量子限条件下反型层电子子能带结构,包括基态子能带能量E_o、费密能级E_F,子能带电子有效质量m~*(E_F)、m~*(E_o)、反型层平均厚度Z_i、耗尽层厚度Z_d,以及它们随子能带电子浓度N_s的变化。     

氢钝化对Hg1—xCdxTe红外透射谱的影响

采用红外透射测量观测了氢钝化对Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ晶片的影响，用分层模型计算了晶片射率，分析了氢钝化增加其透射率，吸收边向短波方向移动，低于禁带宽度能量的吸收降低，透过范围减小的原因。表明氢钝化不仅影响到表面，而且影响到整个体内。原因是经氢钝化处理后杂质或缺陷受到有效钝化，载流子浓度降低，组分Ｘ增加；荷电杂质或缺陷的局域内场影响发失变化；以及荷电杂质或缺陷散射增强。     

表面氧化层对Hg1—xCdxTe霍耳数据的影响

报道了表面氧化层对Hg_(1-x)Cd_xTe霍耳数据影响的实验研究结果。利用两层模型对实验结果进行了解释。     

Hg1—xCdxTeN^＋—P栅控二极管表面沟道漏电的理论和实验研究

制备了HgCdTe离子注入N~+-P栅控二极管.测量结果表明,由P区一侧表面强反型引起的表面沟道漏电严重限制着器件性能,对这种漏电机制进行了详细的理论分析.在考虑了窄禁带HgCdTe的特殊性质后,计算了表面沟道电流决定的P-N结正、反向I-V特性和R_0A的温度特性,以及它们与表面状态的关系.理论与实验定性相符.     

布里奇曼法生长的Hg1—xCdxTe晶体的性能

本文简要地介绍了布里奇曼法生长的Hg_(1-x)Cd_xTe晶体的组分分布、电学性质、微观结构和红外透射比曲线。这些晶体具有较好的横向组分均匀性、较低的载流子浓度和较长的少数载流子寿命。本文还报道了用此晶体制作的光电导器件的性能。     

碲镉汞液相外延薄膜的应力研究

用X射线衍射方法对液相外延(LPE)技术生长的碲镉汞(MCT)外延薄膜和CdTe衬底进行了观察与分析。研究表明:MCT薄膜中存在着不同程度的应力,主要表现为晶格的扭曲(300″～1200″范围),这种扭曲致使外延膜双晶回摆曲线宽化,宽化值为100″～150″,外延膜的晶格扭曲与CdTe衬底的不完整性有对应关系。研究还表明:LPE的生长条件对外延膜中的晶格扭曲也有较大影响。本文还讨论了CdTe衬底晶格扭曲形成的因素并探究了减少外延膜晶格扭曲的方法。     

窄禁带半导体Hg_(1-x)Cd_xTe P-N结的电容-电压特性曲线

改进了电容测量技术,能测量低阻抗P-N结的电容.测量Hg_(1-x)Cd_xTe(0.195     

Operation of a compact electron cyclotron resonance source for the growth of gallium nitride by molecular beam epitaxy (ECR-MBE)

The operation of an ASTeX compact electron cyclotron resonance plasma source and its effect on the growth of GaN thin films by electron cyclotron resonancemolecular beam epitaxy has been investigated. The role a flow limiting orifice plays in increasing plasma stability as well as reducing ion damage and impurities in resultant films has also been studied. Both optical emission spectroscopy as well as electrostatic (Langmuir) probe studies have been employed to elucidate the generation and transport of charged and neutral species. With the introduction of the flow orifice, a substantial decrease in ion induced damage as well as surface roughening in the films is observed. This can be accounted for in terms of a collisionally induced relaxation of the grad-B acceleration of charged species toward the substrate in plasma sources employing axial solenoidal fields.     

The cyclotron resonance of holes in InGaAs/GaAs heterostructures with quantum wells in quantizing magnetic fields

The spectra of the cyclotron resonance of holes in the InGaAs/GaAs selectively doped heterostructures with quantum wells are studied in pulsed magnetic fields as high as 50 T at 4.2 K. The previously observed effect of the inverted (compared with the results of the single-particle calculation of the Landau levels) ratio of the spectral weight of two split components of the line of the cyclotron resonance, which is attributed to the effects of the exchange interaction of holes, is confirmed. It is found that the ratios of intensities of the components of the line of the cyclotron resonance profoundly differ on the ascending and descending branches of the magnetic field pulse, which may be associated with a long time of the spin relaxation of holes between the two lowest Landau levels, which constitute tens of milliseconds.     

Hg1-xCdxTe长波光伏探测器的低频噪声研究

在同一Hg1-xCdxTe晶片上（x=0．217）制备了单层ZnS钝化和双层（CdTe＋ZnS）钝化的两种器件,对器件的低频噪声和暗电流进行了测试．发现单层钝化的器件在反偏较高时具有较高的低频噪声,在对器件的暗电流拟合计算中发现,单层钝化的器件具有较大的表面隧道电流,而这正是单层钝化器件具有较高低频噪声的原因．并通过高分辨X射线衍射中的倒易点阵技术RSM（reciprocal space mapping）研究了两种钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响,发现单层ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷,而这些缺陷正是单层钝化器件具有较高的低频噪声和表面隧道电流的原因．