GaAs／AlxGa1—xAs多量子阱红外探测器的光调制光谱研究

运用光调制光谱方法测量了ＧａＡｓ／ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ多量子阱红外探测器材料的调制反射谱，结果表明光调制光谱可以精确确定阱宽、Ａｌ组分、子带跃迁能量和探测峰值波长等许多重要参数。结合实验结果，采用Ｋｒｏｎｉｇ－Ｐｅｎｎｙ模型对材料能带结构进行了理论计算，与实验结果相符。     

量子阱光反射光谱的电调制机理

研究了量子阱材料光反射光谱的电调制机理,根据斯塔克效应,对量子阱中非激子的带间跃迁和激子跃迁两种情况,分析了电场引起的介电函数的改变和相应的光反射调制光谱线形,对GaAs/AlGaAs量子阱所得光反射光谱的实验结果与理论分析基本符合.     

Cd1—xMnxTe／CdTe多量子阱的光反射研究

本文首次报道用光调制光谱（ＰＲ）研究了Ｃｄ１－ｘＭｎｘＴｅ／ＣｄＴｅ半磁半导体多量子阱的能带结构和带间跃迁，观察到多量子阱的各子能级激子跃迁１１Ｈ，１１Ｌ，２２Ｈ，３３Ｈ等，并得到轻重空穴分裂为１８ｍｅＶ。当能带偏移Ｑｃ＝０．９０时，理论计算的子带跃迁能量与调制光谱结果符合很好。发现低温时第二子能级跃迁比第一子能级跃迁更强，并给出了初步解释，通过变温测量，测得各子能级的温度系数并与纯ＣｄＴｅ及Ｃｄ     

n型半导体量子阱红外探测器的正入射吸收机制

基于有效质量理论，从导带子带间光跃迁矩阵元的表达式出发，推出ｎ型半导体量子陆红外探测器的正入射吸收条件，用一些简单的数学手段，把正入射的吸收系数表达为量子阱生长方向的解析函数，进而讨论正入射吸收的优化、极限及与平行吸收的比较。     

n型AlAs／GaAlAs量子阱子带间正入射吸收跃迁振子强度

对ｎ型电子有效质量各向异性半导体量子阱，给出了子带间正入射吸收的振子强度解析表达式．这种子带间的跃迁有束缚基态到束缚的激发态的，有束缚基态到扩展的激发态的．以ＡｌＡｓ／ＧａＡｌＡｓ为例研究了量子阱生长方向、阱宽对量子阱吸收波长和振子强度的影响     

GaN基多量子阱红外探测器研究进展（特邀）

多量子阱红外探测器是一种新型的利用子带跃迁机制的探测器件,具有非常高的设计自由度。GaN/Al(Ga)N量子阱由于大的导带带阶,超快的电子驰豫时间,超宽的红外透明区域以及高的声子能量,使得其成为继GaAs量子阱红外探测器之后又一潜在的探测材料结构。文中详细综述了国内外关于GaN基量子阱红外子带吸收及其探测器件的研究进展。首先介绍了量子阱红外探测器的工作原理及其选择定则,接着从极性GaN基多量子阱、非极性或半极性GaN基多量子阱以及纳米线结构GaN基多量子阱三个方面回顾当前GaN基多量子阱红外吸收的一些重要研究进展,包括了从近红外到远红外甚至太赫兹波段范围的各种突破。最后回顾了GaN基多量子阱红外探测器件的研究进展,包括其光电响应特性和高频响应特性,并对其未来的发展进行总结和展望。     

基于量子阱带间跃迁的红外探测器原型器件

近期,实验发现PN结中局域载流子具有极高提取效率,并导致吸收系数的大幅度增加。本文报道基于上述现象的新型量子阱带间跃迁红外探测器原型器件的性能。利用含有InGaAs/GaAs多量子阱的PIN二极管,在无表面减反射膜的实验条件下,利用仅100nm的有效吸收厚度,实现了31%的外量子效率。基于该数值推算得到,量子阱的光吸收系数达3.7×104 cm-1,该数值高于传统透射实验测量结果一个数量级。上述实验结果指出,利用量子阱带间跃迁工作机制,有望实现新颖的器件结构设计和提高现有器件性能。     

In1—xGaxAsyP1—y／InP多量子阱的光调制反射光谱

报道了组分y=0.76和0.84的晶格匹配In_(1-x)Ga_xAs_yP_(1-y)/InP多量子阱的子能带结构低温光调制反射光谱研究结果,在0.9～1.5eV光子能量范围观察到限制的电子与空穴子带间的激子跃迁,还观察到限制的电子子带与空穴连续态间的跃迁,由此比较直接地确定了价带的不连续量,得到不连续因子Q_v=0.65±0.02。     

In0.15Ga0.85As／GaAs多量子阱子能带跃迁压力效应

用光调制吸收光谱方法在不同压力条件下研究了In_(0.15)Ga_(0.85)As/GaAs应变多量子阱的子能带跃迁,发现子能带跃迁能量随压力的变化行为与构成量子阱的组成体材料带间跃迁能量的变化相似,并且子能带跃迁能量压力系数与量子阱的宽度有关。还讨论了压力可能引起的导带不连续率的变化和In_(0.15) Ga_(0.85)As应变层的临界厚度。     

量子阱红外探测器

评述了半导体量子阱内子带间光跃迁的主要特性以及量子阱红外探测器的物理问题和器件结构特点,介绍了国外在此领域研究的最新进展,讨论了有关子带间跃迁和量子阱红外探测器研究的若干发展趋势.     

GaAs／AlGaAs量子阱红外探测器的光荧光表征

对GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器器件进行显微荧光光谱（μ－PL）测量,光谱中表征势垒、势阱基态间光跃迁能量位置的荧光峰值接与势垒中Al含量相关,通过光谱实验上对势垒和量子阱带间跃迁能量的确定并结合有效质量理论的计算,获得了Al组分和阱宽值,并由此推算出相应的红外探测响应波长,与光电流谱的结果相比吻合良好,这种材料的测量结果有利于器件制备的材料筛选。     

长波量子阱红外探测器材料技术研究

针对红外探测应用开展了长波GaAs/AlGaAs量子阱材料技术研究。系统地介绍了量子阱红外探测器材料的材料设计、生长和表征。基于一维薛定谔方程的求解获得量子阱材料的能带结构,进行量子阱材料的设计。采用分子束外延技术进行量子阱材料的生长研究。对量子阱材料的室温光荧光谱和高分辨率X射线衍射测试结果表现出材料高度晶格完整性以及平整界面。基于布鲁斯特角配置的傅立叶红外光谱测试获得了量子阱材料子带间跃迁吸收产生的红外吸收谱。采用该材料制备出高性能的量子阱红外焦平面探测器。     

InxGa1—xAs／AlyGa1—yAs多量子阱的高压光致发光研究

用金刚石对顶砧压力装置在浓氮温度下和０～４ＧＰａ的压力范围内测量了不同阱宽（１．７～１１．０ｎｍ）的ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ／ＡｌｙＧａ１－ｙＡｓ（ｘ，ｙ＝０．１５，０；０．１５，０．３３；０，０．３３）多量子阱的静压光致发光谱，发现在Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ／ＧａＡｓ多量子阱中导带第一子带到重空穴第一子带间激子跃迁产生的光致发光峰能量的压力系数随阱宽的增加而减小，在Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ／     

MOCVD生长GaAs／Al_xGa_（1－x）As多量子阱子带间红外吸收特性

对ＭＯＣＶＤ生长的ＧａＡｓ（４０）／ＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ａｓ（３００）多量子阱结构观察到附内电子从基态到第一激发态跃迁引起的红外吸收．用Ｂｒｕｋｅｒ红外光谱仪测量，发现了一个峰值在９８６ｃｍ－１（１０．１μｍ）带宽为２３７ｃｍ－１（９～１１．５μｍ）的强吸收峰，该峰位置与阱内电子从基态到第一激发态跃迁所计算的吸收峰位置基本一致．     

P型GaMnAs／AlGaAs量子阱红外探测器研究

介绍了P型量子阱中空穴子带间跃迁原理,提出了一种基于铁磁性半导体的P型GaMnAs/AIGaAs量子阱红外探测器的设计方案,分析了器件的性能,对于新型量子阱红外探测器的研制提供一种可能的参考.     

表面电场导致InGaAs/GaAs量子阱子带跃迁选择定则的改变

本文报道用MOCVD方法制作高质量的InGaAs／GaAs应变量子阱材料．单量子阱样品在室温光伏谱中出现清晰的11H、12H、21H和22H激子吸收峰．首次用室温光伏方法研究表面自建电场导致InGaAs／GaAs量子阱中子带间跃迁选择定则的改变．     

量子级联红外探测器

半导体基中远红外探测器在成像、传感、国家安全以及国防领域具有广泛的应用背景.目前,在这个领域最主流的技术之一是量子阱红外探测器( QWIPs).传统的量子阱红外探测器往往存在较大的暗电流和较低的工作温度等限制.量子级联探测器( QCDs)是一种新型的光伏型量子阱红外探测器.其工作原理基于电子吸收光子后在量子阱的子带间跃...     

GaAs/AlGaAs多量子阱结构的光吸收谱和横向光电流谱

研究了MBE GaAs/AlGaAs多量子阱结构的横向光电流谱和光吸收谱。在光电流谱中观测到多种允许和禁戒的激子吸收峰以及一个阱中受主态至n=1电子态的非本征吸收峰。确定出5个空穴子带至2个电子子带的跃迁以及这些子带的间距。采用简单带方势阱模型并取参数Q_c=0.6,m_c=0.0665,m_h=0.45和m_l=0.12的计算结果与实验数据符合得相当好。将光吸收谱与光荧光谱进行了比较。     

等离激元微腔耦合长波红外量子阱高消光比偏振探测器（特邀）

长波红外偏振探测器能够大幅提升对热成像目标的识别能力。受制于衍射极限的物理限制,目前的微线栅偏振片型长波红外偏振探测器的偏振消光比基本上只能做到最高10∶1左右。文中采用金属/介质/金属的等离激元微腔结构,将量子阱红外探测激活层相嵌在微腔之中。由于上、下金属之间的近场耦合形成了在双层金属区域的横向法布里-珀罗共振模式,构成等离激元微腔。文中利用微腔的模式选择特性及其与量子阱子带间跃迁的共振耦合,将量子阱子带跃迁不能直接吸收的垂直入射光耦合进入等离激元微腔并转变为横向传播,从而能够被量子阱子带吸收,实现了在长波红外13.5 μm探测波长附近偏振消光比大于100∶1的结果。相关工作为发展我国高消光比长波红外偏振成像焦平面提供了全新的物理基础和技术路径。     

GaAs／Al0.4Ga0.6As多量了阱红外探测器光吸收计算

本文在有效质量理论基础上计算了ＧａＡｓ／Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ多量了阱子带间光吸收谱以及电子态密度，具体讨论了两种情况的吸收，第一种情况是量子阱只存在一个基态；第二种情况是量子阱中存在一个基态同时还存在一个激发态，最后与有关实验进行比较。