半导体量子阱材料的调制光谱研究

我们采用光调制透射方法从In_xGa_(1-x)As/GaAs单量子阱样品测量了调制透射谱,得到了InGaAs量子阱中激子的清晰的调制结构.由电场调制原理对调制透射谱进行拟合,得到了激子的跃迁能量.结果与其他测量以及理论计算结果有较好的一致.     

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.     

调制光谱的新进展——半导体及其超晶格的调制光谱研究

简要阐述调制光谱方法、重点是光调制反射光谱的基本原理。讨论电场调制反射光谱和光调制反射光谱在半导体混晶、离子轰击-激光退火过程和超晶格、量子阱研究方面的应用。现有结果表明,光调制反射光谱方法已经成为研究量子阱中子能级间跃迁过程和检测超晶格微结构等的简便而有效的手段。     

GaN基量子阱激子结合能和激子光跃迁强度

采用变分法,计算了GaN基量子阱中激子结合能和激子光跃选强度。计算结果表明,GaN基量子阱中激子结合能为10－55meV,大于体材料中激子结合能,并随着阱宽减小而增加,在临界阱宽处达到最大。结间带阶同样对激子结合能有着较大的影响,更大带阶对应更大的结合能。同时量子限制效应增加了电子空穴波函数空间重叠,因此加强了激子光跃迁振子强度,导致GaN/AlN量子阱中激子光吸收明显强于体材料中激子光吸收。     

GaAs-AlAs多量子阱结构的光调制反射光谱

报道了GaAs-AIAs多量子阱(MQW)结构的室温光调制反射(PR)光谱。与2K下光荧光激发谱的对比表明室温下激子作用的重要性。讨论了GaAs-AlAsMQW结构的PR调制机制,指出它仍可能是表面电场调制,但不同于体材料的情形,而是具有一阶微商本质,并且在弱场条件下以量子化子带及相应激子带隙的斯塔克移动的调制为主。     

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。     

GaAs／Al_xGa_（1－x）As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／ＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ａｓ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．     

应用于1.55 微米的高含氮量GaInNAs/GaAs单量子阱的光激反射和光激发光的研究

用光的反射光谱和光的光致发光光谱的测量对Ga0.69In0.31NxAs1-x/GaAs 的单量子阱的光学特性作了研究,在单量子阱的反射光谱中,观察到 GaAs 能隙之上的 Franz-Keldysh 振荡和来源于量子阱区的各种类激子跃迁,Franz-Keldysh 振荡确定量子阱的内建电场并发现它是随 N 的浓度增加而增加;反射信号随样品中氮耦合增强而减弱,因为温度降低时载流子的定域作用导致调制效应的弱化.激子跃迁的能量和温度关系按照 Varshni 和爱因斯坦一玻司方程作了研究,在 PL 谱中观察到的 11H 跃迁能量和谱线展宽的温度反常关系解释为起源于氮耦合所引起的定域态,这种样品的谱线特征为随氮成份增加出现红移,氮结合作用的另一个结果是晶体的性质严重退化,明显地表现线宽受温度的影响增大.总之,氮引进系统会观察到GaAs 边带以上的 FkO 导致内建场增大,有低温时高激发态叠加并屏闭在定域态上的部分调制外场作用的倾向.PL 峰能量和线宽对温度的反常关系可以理解为由氮的结合作用引起的形成定域态和去除定域态的竞争结果.     

Al_xGa_(1-x)As-GaAs多层量子阱结构的流体静压光荧光研究

本文对Al_xGa_(1-x)As-GaAs多层量子阱结构的子带间跃迁能的压力关系做了77K低温下的光荧光光谱研究.实验结果表明,未掺杂的量子阱的非本征发光主要来自缺陷的束缚激子d~ox.d~ox束缚激子态在量子阱中的压力系数(5meV/kbar)与体材料中的压力系数(2.7meV/kbar)的比较表明,在量子阱中深中心发生了浅化.通过对不同子带间跃迁能的压力关系测量给出了GaAs Γ谷相应能量点的压力系数,结果表明Γ谷并不是以同一压力系数移动的刚性球.最后测量了量子阱的发光强度随压力的变化.     

GaAs/AlGaAs多量子阱材料差分反射光谱

介绍了一种新型的空间调制光谱技术差分反射(DR)光谱技术.利用振动光束差分反射测试系统,获得了GaAs/AlGaAs多量子阱材料的DR谱,初步分析了DR信号的产生机制.通过与材料的PR谱及反射光谱的一阶微商谱比较分析,论证了DR光谱技术用于多量子阱量子化跃迁观测的理论可行性,并从实验角度证明了GaAs/AlGaAs多量子阱材料的DR谱具有反射率谱对能量的一阶微商线型特征.     

匹配In_(0.53)Ga_(0.47)As/InP量子阱材料的GSMBE生长及特性分析

在国产CBE设备上，用GSMBE方法首次在国内成功地生长出了具有不同阱宽（1～18nm）的高质量的In0.53Ga0.47As／InP匹配量子阱结构材料，低温光致发光谱测试结果表明：量子阱材料发光谱峰强且锐，每个阱的激子跃迁峰清晰可辨．当阱宽大于6nm时，阱中激子跃迁能量的实验值与理论计算值符合得很好；当阱宽小于6nm时，实验值小于理论值；对阱宽相同的窄阱而言，我们样品的实验值高于Tsang的实验值，当阱宽小于4nm时，阱中激子跃迁谱峰的半高宽小于当量子阱界面起伏一个分子单层时所引起的展宽值，表明量子阱的界面具有原子级的平整度；与1nm阱相应的低温光致     

匹配In0.53Ga0.47As／InP量子阱材料的GSMBE生长及特性分析

在国产ＣＢＥ设备上，用ＧＳＭＢＥ方法首次在国内成功地生长出了具有不同阱宽（１￣１８ｎｍ）的高质量的Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ／ＩｎＰ匹配量子阱结构材料，低温光致发光谱测试结果表明：量子阱材料发光谱峰强且锐，每个阱的激子跃迁峰清晰可辨，当阱宽大于６ｎｍ时，阱中激子跃迁能量的实验值与理论计算值符合得很好；当阱宽小于６ｎｍ时，实验值小于理论值；对阱宽相同的窄阱而言，我们样品的实验值高于Ｔｓａｎｇ的实验     

外场对InPBi量子阱中激子结合能的影响

在有效质量近似下运用变分法计算了InAlAs/InPBi/InAlAs量子阱中的激子结合能随阱宽、Al组分、Bi组分的变化情况,分析了外加电场和磁场对激子结合能的影响。结果表明：激子结合能随阱宽增大呈现先增大后减小的趋势;随Al、Bi组分的增大,激子结合能也逐渐增大;外加电场较小时对激子结合能的影响很小,外加电场较大时破坏了激子效应;激子结合能随外加磁场增大呈现单调增大的趋势。计算结果对InAlAs/InPBi/InAlAs量子阱在光电子器件方面的应用有一定指导意义。     

GaAs/AlGaAs多量子阱材料差分反射光谱

介绍了一种新型的空间调制光谱技术—差分反射 ( DR)光谱技术 .利用振动光束差分反射测试系统 ,获得了 Ga As/Al Ga As多量子阱材料的 DR谱 ,初步分析了 DR信号的产生机制 .通过与材料的 PR谱及反射光谱的一阶微商谱比较分析 ,论证了 DR光谱技术用于多量子阱量子化跃迁观测的理论可行性 ,并从实验角度证明了 Ga As/Al Ga As多量子阱材料的 DR谱具有反射率谱对能量的一阶微商线型特征     

一种新的空间调制光谱技术及其对几种半导体材料的应用

本文提出了另一种新的对样品实行空间调制的微分反射光谱技术．文中给出了实验方法，讨论了调制机理，指出即使纯的体材料表面未经不均匀性处理，该方法也可直接给出其能隙大小，对GaAs的实验结果说明了这一观点．本文还分析了微分反射方法研究量子阱超晶格等薄膜半导体材料时的物理机理，给出并解释了InGaAs／GaAs单量子阱，AlGaAs／GaAsHBT等材料的微分反射谱．为了比较起见，文中还对照给出了每一样品的光调制反射谱．     

压应变In_(0.63)Ga_(0.37)As/InP单量子阱的变温光致发光研究

我们对用GSMBE技术生长的In0.63Ga0.37AS／lnP压应变单量子阱样品进行了变温光致发光研究，In0.63Ga0.37As阱宽为1nm到11nm，温度变化范围为10K到300K．发现不同阱宽的压应变量子阱中激子跃迁能量随温度的变化关系与体In0.53Ga0.47As材料相似，温度系数与阱宽无关．对1nm的阱，我们观察到其光致发光谱峰为双峰，经分析表明，双峰结构由量子阱界面起伏一个分子单层所致．说明量子阱界面极为平整，样品具有较高的质量．考虑到组分效应、量子尺寸效应及应变效应，计算了In0.63G0.37As／InP压应变量子阱中的激子跃迁能量，理论计算结果与实验结果符合得很好     

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。     

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。     

GaxIn1-xP/AlGaInP多量子阱的吸收/反射光谱:多光束干涉的影响与消减

通过测量GaAs基GaxIn1-xP/AlGaInP多量子阱的光学吸收谱,揭示出采用吸收谱研究该量子阱系统所遭遇的困难,并判明吸收谱中高频振荡干扰的来源为多光束干涉,从而指出消减振荡干扰的有效途径在于降低量子阱样品的有效厚度.提出了适用于反射光谱测量的样品结构,并在实验中观察到激子跃迁.通过对反射谱进行导数操作,达到了准确测定激子跃迁能量的目的,为采用反射谱法研究该量子阱系统的光学特性提供了技术基础.     

Ga_xIn_(1-x)P/AlGaInP多量子阱的吸收/反射光谱:多光束干涉的影响与消减

通过测量GaAs基GaxIn1-xP/AlGaInP多量子阱的光学吸收谱 ,揭示出采用吸收谱研究该量子阱系统所遭遇的困难 ,并判明吸收谱中高频振荡干扰的来源为多光束干涉 ,从而指出消减振荡干扰的有效途径在于降低量子阱样品的有效厚度 .提出了适用于反射光谱测量的样品结构 ,并在实验中观察到激子跃迁 .通过对反射谱进行导数操作 ,达到了准确测定激子跃迁能量的目的 ,为采用反射谱法研究该量子阱系统的光学特性提供了技术基础