衬底温度和生长速率对MBE自组织生长In_xGa_(1-x)As/GaAsQD的影响

研究GaAs基InxGa1-xAs/GaAs量子点(QD)的MBE生长条件,发现在一定的/比下,衬底温度和生长速率是影响InxGa1-xAs/GaAsQD形成及形状的一对重要因素,其中衬底温度直接影响着In的偏析程度,决定了InxGa1-xAs/GaAs的生长模式;生长速率影响着InxGa1-xAs外延层的质量,决定了InxGa1-xAs/GaAsQD的形状及尺寸.通过调节衬底温度和生长速率生长出了形状规则、尺寸较均匀的InxGa1-xAs/GaAsQD(x=0.3)     

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。     

优化生长的In_xGa_(1-x)As缓冲层上双势垒In_yGa_(1-y)As/Al_zGa_(1-z)As/GaAs/Al_zGa_(1-z)As多量子阱应变状态测量

一种多步生长方法应用于GaAs衬底上的InxGa1-xAs缓冲层的MOCVD生长．在这种InxGa1-xAs缓冲层上生长的InyGa1-yAs／AlzGa1-zAs／GaAs／AlzGa1-xAs双垫垒量子阱材料表现出了很好的晶格特性和光学性质．超晶格的室温光伏谱中出现很强的22H高阶机制吸收峰，表明超晶格界面质量很好．主要应用X射线双晶衍射方法，给出了样品中各层的应变状态．据此，合理地解释了样品的光学测试结果．     

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。     

Zn、Zn-Cd在In_xGa_(1-x)As中扩散的研究

本文利用ZnAs2、ZnAs2+Cd作扩散源,研究了Zn、Zn-Cd在InxGa1-xAs中的扩散。给出了扩散温度和扩散时间,扩散源的种类和材料的组份对xj-t1/2关系的影响,Zn在InxGa1-xAs中的扩散速度(xj2/t)较Zn-Cd在InxGa1-xAs中的快。在500600℃,Zn在InxGa1-xAs的表面浓度为1101921020cm-3。Zn在InxGa1-xAs中的表面浓度较在InP中的高。利用InxGa1-xAs作1.3m发光管的接触层可使接触电阻降低。     

基于低温In_xGa_(1-x)P组分渐变缓冲层的InP/GaAs异质外延

采用低温GaAs与低温组分渐变InxGa1-xP作为缓冲层,利用低压金属有机化学气相外延(LP-MOCVD)技术,在GaAs(001)衬底上进行了InP/GaAs异质外延实验。实验中,InxGa1-xP缓冲层选用组分线性渐变生长模式(xIn0.49→1)。通过对InP/GaAs异质外延样品进行双晶X射线衍射(DCXRD)测试,并比较1.2μm厚InP外延层(004)晶面ω扫描及ω-2θ扫描的半高全宽(FWHM),确定了InxGa1-xP组分渐变缓冲层的最佳生长温度为450℃、渐变时间为500s。由透射电子显微镜(TEM)测试可知,InxGa1-xP组分渐变缓冲层的生长厚度约为250nm。在最佳生长条件下的InP/GaAs外延层中插入生长厚度为48nm的In0.53Ga0.47As,并对所得样品进行了室温光致发光(PL)谱测试,测试结果表明,中心波长为1643nm,FWHM为60meV。     

泊松比取值对InGaAs/GaAs异质结组分分析的影响

通过对InxGa1-xAs泊松比的两级优化,讨论了泊松比取值对InxGa1-xAs/GaAs异质结应变层中组分分析的影响.以PB模型计算的临界厚度为指导,设计了一组实验,采用分子束外延(MBE)技术生长不同In组分、不同应变层厚度的InxGa1-xAs/GaAs异质结样品且进行X射线双晶衍射测试,并依据该结果分析应变层组分.对于影响组分分析的泊松比,通过线性内插法将应变层泊松比优化为组分的函数,并分别采用传统的单一值和优化的泊松比分析应变层的组分:泊松比取单一值1/3时,组分偏差高达0.009 1,取优化的泊松比时,偏差仅0.001 5.研究表明,相对于取单一值和线性内插法优化的泊松比,采用线性内插弹性系数优化的泊松比可以更准确地分析异质结应变层的组分.     

采用InGaAs或InAlAs缓冲层的高In组分InGaAs探测器结构材料特性

利用气态源分子束外延在InP衬底上生长了具有InxGa1-xAs或InxAl1-xAs连续递变缓冲层的高In组分In0.78Ga0.22As探测器结构.通过原子力显微镜、X射线衍射、透射电子显微镜和光致发光对它们的特性进行了表征和比较.结果表明,具有InxGa1-xAs或InxAl1-xAs缓冲层的结构都能获得较平整的...     

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.     

RHEED振荡精确测量AlGaAs生长速率研究

采用分子束外延技术，在GaAs衬底上生长GaAs，AlAs和AlGaAs时，实现RHEED图像和RHEED强度振荡的实时监测已被证明是一种有效工具。通过RHEED可讨论GaAs表面结构和生长机制，并可以估算衬底温度，更重要的是能计算出材料的生长速率。RHEED强度振荡周期决定生长速率，每一个周期对应一个单层。实验测量GaAs的生长周期为0．82s，每秒沉积1．22单分子层，AlAs的生长周期为2．35s，每秒沉积0．43单分子层。