液滴外延自组织GaAs纳米结构

介绍了利用液滴外延法在晶格匹配体系AlGaAs/GaAs上自组织生长几种GaAs纳米结构.实验证实Ga液滴的形貌随晶化温度和As束流的不同而发生变化,形成一些有趣的GaAs纳米结构,如量子点、量子单环、量子双环、耦合量子双环和中国古币形状等.本文对这些纳米结构的生长机制进行了讨论.     

基于图形衬底的InAs/GaAs量子点和量子环液滴外延

液滴外延生长半导体材料是一种较为新颖的MBE生长技术,而图形衬底对液滴外延的影响到目前为止并没有非常详细的研究结果. 作者在GaAs μm级别图形衬底上进行了InAs的液滴外延生长,并在不同结构的图形衬底上得到了不同的InAs量子点和量子环生长结果.基于生长结果,分析了图形衬底对液滴外延的影响和液滴外延下量子点和量子环的形成机制以及分布规律.     

基于图形衬底的InAs/GaAs量子点和量子环液滴外延

液滴外延生长半导体材料是一种较为新颖的MBE生长技术.而图形衬底对液滴外延的影响到目前为止并没有非常详细的研究结果.作者在GaAsμm级别网形衬底上进行了InAs的液滴外延生长,并在不同结构的图形衬底上得到了不同的InAs量子点和量子环生长结果.基于生长结果,分析了图形衬底对液滴外延的影响和液滴外延下最子点和量子环的形成机制以及分布规律.     

生长温度对于Ge衬底上分子束外延生长的InGaAs/GaAs量子阱结构质量的影响

本文研究了斜切割（100）Ge衬底上InxGa1-xAs/GaAs量子阱结构的分子束外延生长（In组分为0.17或者0.3）。所生长的样品用原子力显微镜、光致发光光谱和高分辨率透射电子显微镜进行了测量和表征。结果发现,为了生长没有反相畴的GaAs缓冲层,必须对Ge衬底进行高温退火。在GaAs外延层和InxGa1-xAs/GaAs量子阱结构的生长过程中,生长温度是一个至关重要的参数。文中讨论了温度对于外延材料质量的影响机理。通过优化生长温度,Ge衬底上的InxGa1-xAs/GaAs量子阱结构的光致发光谱具有很高的强度、很窄的线宽,样品的表面光滑平整。这些研究表面Ge 衬底上的III-V族化合物半导体材料有很大的器件应用前景。     

应变自组装InAs/GaAs量子点材料与器件光学性质研究

采用MBE技术生长应变自组装InAs/GaAs量子点微结构材料,以这种纳米尺度微结构材料作有源层制备出激光二极管.研究了材料的光致发光和器件电致发光的特性.条宽为100μm、腔长为1.6mm,腔面未经镀膜的量子点激光二极管,室温下最大光功率输出为2.74W.     

应变自组装InAs/GaAs量子点材料与器件光学性质研究

采用MBE技术生长应变自组装InAs/GaAs量子点微结构材料,以这种纳米尺度微结构材料作有源层制备出激光二极管.研究了材料的光致发光和器件电致发光的特性.条宽为100μm、腔长为1.6mm,腔面未经镀膜的量子点激光二极管,室温下最大光功率输出为2.74W.     

GaAs (110)量子阱的电子自旋弛豫

采用固态源分子束外延的方法在GaAs(110)取向衬底上生长了GaAs/AlGaAs多量子阱结构.对样品进行了低温光致发光谱和时间分辨光致发光谱的测量,结果表明激发功率和激发波长对室温下量子阱内电子的自旋弛豫时间有强烈的影响.对于常见的GaAs(100)量子阱起支配作用的D'yakonov-Perel' (DP)自旋弛豫机制,在GaAs (110)量子阱材料里被充分地抑制了.对于缺失了DP相互作用的GaAs (110)多量子阱,电子-空穴相互作用对自旋弛豫时间随激发功率变化有重要的影响.     

GaSb量子点液相外延生长

采用改进的快速推舟液相外延技术在GaAs衬底上成功地生长了GaSb量子点材料.通过原子力显微镜观测了不同生长参数下GaSb量子点材料的形貌(形状、尺寸、密度、尺寸分布均匀性等).分析了不同衬底、不同生长源配比、生长源与衬底的不同接触时间等生长条件参数对GaSb量子点生长的影响.研究表明在GaAs衬底上、富镓生长源配比以及较短的生长源和衬底接触时间下更易获得高质量的GaSb量子点.上述生长条件的摸索和研究对于GaSb量子点器件应用具有重要意义.     

利用多层堆垛InAs/GaAs量子点结构实现1.3μm光致发光

在GaAs衬底上用分子束外延分别生长了单层和五层垂直堆垛的InAs/GaAs量子点结构.室温光致发光实验表明,五层堆垛结构较单层结构的发光峰位红移180nm,实现了1.3μm发光.结合透射电镜分析,多层堆垛量子点材料发光的显著红移是由于量子点层间应力耦合导致的上层量子点体积增大以及各量子点层间的能态耦合.     

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)