GaAs脊形量子线结构的MBE生长机理研究

本文报道了非平面衬底上分子束外延生长ＧａＡｓ脊形量子线结构的实验研究．已成功地在ＧａＡｓ（００１）刻蚀条形衬底上生长出了由（１１１）面和（１１３）面构成的两种脊形量子线结构．本文讨论了非平面衬底上ＭＢＥ生长脊形结构的形成机制，认为在一定的生长条件下，脊形结构的表面取向是由两个原始交界面上生长速率的相对差异决定的；而生长速率的差异是由表面再构的不同决定的．     

GaAs／AlAs量子阱在电场下的量子限定Stark效应

本文从单带双谷模型出发，使用隧道谐振方法研究了GaAs/AlAs量子阱在电场作用下的量子限定Stark效应。计算了电子和空穴能级的Stark效应，讨论了各种不同状态所产生的不同的Stark效应，在此基础上研究了一些特殊结构量子阱中的能带混和效应，即r-X混和效应，最后论述了电场作用与量子阱中电子状态之间的相互关系。     

高面指数GaAs衬底上自组织生长应变I n0.15Ga0.85As/GaAs量子线阵列

利用分子束外延(MBE)技术在高面指数(553)B GaA s衬底上自组织生长了应变Ga0.85In0.15As/GaAs量子线阵列结构.通过原子力显微镜(AFM)对Ga0.85In0.15A s外延层的表面形貌进行了观测.测试结果表明量子线的密度高达4×105/cm.研究了量子线阵列样品的低温偏振光致发光谱(PPL),发现其发光峰半高宽(FWHM)最小为9.2 MeV,最大偏振度p[ (I -I )/(I +I)]可达0.22,这些测试结果表明制备出了高密度、高均匀性及特性良好的一维量子线阵列结构.     

AlAs氧化层的Raman研究

利用 Nomarski光学显微镜和 Raman光谱仪对分子束外延生长的 Al As层热氧化进行了系统的研究。对未氧化 ,氧化及氧化加原位退火的样品分析表明 ,目前氧化热稳定性差的主要因素是随氧化进行而产生的可挥发性产物如 As、As2 O3在氧化层中的残留量。在此分析的基础上 ,优化了氧化条件 ,使 Al As氧化的热稳定性有了质的提高 ,可以经受较高温度的退火 ,并消除了氧化层与两边 Ga As层之间的崩裂现象     

高质量GaAs—AlGaAs材料MBE生长研究及其应用

通过对分子束外延中影响ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ材料生长的一些关键因素的分析，实验与研究，得到了具有很好晶格完整性和高质量电学，光学特性的ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ单昌材料，实现了７５ｍｍ大面积范围内的厚度，组分和掺杂等的很好均匀性。研制了高质量的ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱超晶格材料，并应用于量子阱激光器材料的研制，获得了具有极低值电流密度低内损耗，高量子效率的高质量量子阱激光器外延材料。     

基于MBE的GaAlAs／GaAs分布反馈式半导体激光器的制作新工艺

利用分子束外延（ＭＢＥ）对ＧａＡＩＡｓ和ＧａＡｓ的选择性热蚀特性进行光栅上的二次外延生长，既能获得清洁的外延界面，又能精确控制光栅的形状．采用这种方法，我们在国际上首次成功地制作了完全ＭＢＥ生长的内含吸收光栅的ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ多量子阱增益耦合型分布反馈式（ＤＦＢ）半导体激光器．并实现了激光器在室温下的脉冲激射，、器件表现出了ＤＦＢ模式的单模工作特性．     

Ⅰ类—Ⅱ类混合GaAs／AlAs量子阱中自由载流子散射导致的激子展宽

我们在Ⅰ类－Ⅱ类混俣ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ非对称量子阱结构的样品上，在较低的激发光强下在宽阱中获得了较高密度的光生电子积累。利用光致发光方法详细地研究了自由载流子散射对激子展宽的贡献，发现低温下随着载流子密度的增加，载流子散射导致的激子展这宽随之增加，在一定激发光强下光荧光谱上出现７７Ｋ激子线宽大于室温激子线宽的现象。     

MBE生长高质量GaAs／AlGaAs量子阱激光器

我们利用分子束外延方法研制了ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ缓交折射率分别限制（ＧＲＩＮ－ＳＣＨ）单量子阱和双量子阱激光器．对腔长为６００μｍ的端面不镀膜的宽接触条型Ｆ－Ｐ腔激光器，阈值电流密度（平均值）分别为２９０Ａ／ｃｍ２和２４０Ａ／ｃｍ２．腔长在１２００μｍ的双量子阱激光器的阈电流密度低达１９０Ａ／ｃｍ２．对出光面和背面分别镀以增透膜和高反膜的宽接触条型（８０μｍ）．激光器，线性输出功率高达１．８２Ｗ；出光面的斜率效率达到１．０４Ｗ／Ａ；利用湿法化学腐蚀所制备的脊形波导结构单量子阱激光器阈值电流最低可达８ｍＡ     

AlAs／GaAs,AlAs／Si／GaAs异质结果界结构的电镜研究

原子层掺杂(Atomic Layer Doping)可以在二极管结构中产生一种内部势垒,从而控制半导体的某些电学性能。本工作就是在GaAs衬底上MBE生长AlAs和Si。在测试过程中,我们采用大角度会聚束电子衍射(简称LACBED)和高分辨像(HREM)研究AlAs/GaAs,AlAs/Si/GaAs的界面结构及失配能力。     

用MBE在非平面衬底上生长的掩埋脊形多量子线列阵

文在国际上首次报道,在用常规光刻技术和化学腐蚀技术制备的非平面GaAs衬底上,利用一次分子束外延技术研制成功掩埋脊形GaAs/Al_(0.3)Ga_(0.7)As多量子线列阵结构。电镜及常规光致发光和微区光致发光测量给出了二维量子限制的证据,理论分析和数值计算也表明了横向载流子限制的有效尺寸是在量子尺寸范围之内。     

GaAs脊形量子线发光性质的光致发光谱研究

本文报道了用ＭＢＥ非平面生长方法制备的ＧａＡｓ脊形量子线发光性特实验研究．低温、微区、变温和极化光致发光谱等的测试分析表明：这种由｛１１３｝面构成的脊形量子线具有发光各向异性、激子束缚能明显大于侧面量子阱等特点．用Ｋｒｏｎｉｇ－Ｐｅｎｎｅｙ模型进行的近似计算结果证实了脊形量子线的横向量子限制效应导致了光致发光峰位置２０ｍｅＶ的蓝移     

分子束外延GaAs／AlGaAs超晶格缓冲层量子阱材料的研究

采用分子束外延技术生长了ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ单量子阱得多量子阱材料。采用ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超晶格缓冲层掩埋衬底缺陷，获得的量子阱结构材料被成功地用于制作量子阱激光器。波长为７７８ｎｍ的激光器，最低阈值电流为３０ｍＡ，室温下线性光功率大于２０ｍＷ。     

GaAs/AlGaAs多量子阱激光器

用国产的分子束外延设备生长出多量子阱激光器结构,在室温下,其宽接触阈电流密度为3000A/cm~2,质子轰击条形器件单管最佳阈值电流为128mA,单面连续输出功率可大于22mw,在一定注入范围内可单纵模工作,最高单面微分量子效率达34％,激射波长在8590～8640埃之间,远场光强分布呈单峰,在室温附近的特征温度T_o为202K.对外延材料和器件的初步研究表明,AlGaAs材料特别是掺杂的AlGaAs材料质量不理想是导致激光器阈电流密度不够低的可能原因.     

阳极氧化对GaAs/AlGaAs量子线荧光的影响

本文报道脉冲阳极氧化对低压金属有机化学气相沉积自组织生长的ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子线荧光的影响．通过比较阳极氧化和无阳极氧化且均快速退火样品的荧光谱获得互扩散减少直接生长样品存在的缺陷和无序等，从而减小量子线非辐射复合；另一方面，无序等涨落的消除减小槽边量子阱对光生载流子的局域化，导致大量的光生载流子从槽边量子阱输运到量子线中产生相对于无阳极氧化非常增强的荧光信号．考虑量子线横向宽度的变化作为微扰，采用简单模型理论上计算给出与实验完全一致的结果     

流体静压力下窄势垒GaAs/AlAs超晶格的低温纵向输运

我们研究了７７Ｋ温度下掺杂弱耦合ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ窄垒超晶格在流体静压力下的垂直输运,发现其输运性质与宽垒超晶格有很大不同．当在压力下ＡｌＡｓ垒层中的Ｘ基态子能级降至ＥΓ１子能级和ＥΓ２子能级中间或更低能量位置时,未观察到Γ－Γ共振隧穿到Γ－Ｘ共振隧穿的转变,Ｉ－Ｖ曲线上的平台并未随压力增大而收缩,反而稍有变宽．同时,平台电流随压力增大而增加,直到与ＥΓ１－ＥΓ１共振峰电流相当．我们认为,由于垒层很薄,Γ电子隧穿通过垒层的几率很高,ＥΓ１－ＥΓ１共振峰显著高于ＥΓ１－Ｅｘ１共振峰,因此,高场畴区内的输运机     

侧向外延一维量子线截面样品制备技术

侧向外延一维量子线截面样品制备技术陈弘，张　云（中国科学院物理研究所，北京１０００８０）分子束外延技术的巨大发展，推动了一维量子线的实验和理论研究。一维量子线有很多独特的物理特性，如量子Ｈａｌｌ效应、迁移率调制、边界散射、荧光的各向异性等。制备一维量...     

GaAs基上的InAs量子环制备

在分子束外延系统中,利用3nmGaAs薄盖层将InAs自组装量子点部分覆盖,然后在500°C以及As2气氛中退火一分钟,制成纳米尺度的InAs量子环。这一形成敏感地依赖于退火时的生长条件和生长InAs自组装量子点时的淀积量。InAs在GaAs表面的扩散以及同时发生的In-Ga互混控制着InAs量子环的形成。     

GaAs/AlAs超晶格室温下的输运机制及自维持场畴振荡

在ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ（１０ｎｍ／２ｎｍ）弱耦合掺杂超晶格Ｉ－Ｖ曲线的第一个平台上，我们首先观测到了直流偏压下的室温微波振荡．观测到的最高振荡频率可达１４２ＭＨｚ．这种由级联隧穿引起的振荡在测试温度范围１４～３００Ｋ内始终存在．经分析发现：由于垒层仅有２ｎｍ，电子隧穿通过垒层的几率很高，相比之下，电子越过势垒而产生的热离子发射电流要小得多．在温度低于３００Ｋ时，超晶格内的纵向输运机制是级联共振隧穿和声子辅助隧穿．这是室温仍然能观测到自维持振荡的主要原因．由于实现振荡所施加的偏压比较低（在室温下偏压范围大约为     

低落曙GaAs外延层上生长InAs量子点的研究

利用退火技术,实现了在低温ＧａＡｓ外延层上ＩｎＡｓ量子点的生长。透射电镜（ＴＥＭ）研究表明,低温ＧａＡｓ外延层上生长的ＩｎＡｓ量子点比通常生长的ＩｎＡｓ量子眯明显变小,且密度变大,认为是由于低温ＧａＡｓ中的点缺陷以及Ａｓ沉淀引起的：点缺陷释放了部分弹性能,使得量子点变小,而Ａｓ沉淀可能是量子点密度变大的原因。在光致发光谱（ＰＬ）上,退火低温外延层上生长的量子点的发光峰能量较高,且半高宽变窄。     

（GaAs／AlAs）_n短周期超晶格类型及其转变的光伏研究

首次用光伏方法研究了（ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ）ｎ短周期超晶格中的超晶格类型及其转变问题．不同于其它方法，光伏方法仅涉及到载流子在实空间中的分离及其大小．这种空间分离在Ⅰ类超晶格中为零，而在Ⅱ类超晶格中不为零．（ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ）ｎ短周期超晶格在ｎ＝１０和１１时被指认为Ⅱ类超晶格，在ｎ＝１５时被指认为Ⅰ类超晶格．与其它大部分实验结果一致．