InAs自组织生长量子点的电子俘获势垒

成功地用深能级瞬态谱（ＤＬＴＳ）研究了ＩｎＡｓ自组织生长的量子点电学性质，获得２．５原子层ＩｎＡｓ量子点电子基态能级在ＧａＡｓ导带底下约０．１３ｅＶ，该量子点在荷电状态发生变化时伴随有晶格弛豫，对应俘获势垒为０．３２ｅＶ．本工作也证明可以把量子点类比深中心进行研究．     

Stable Temperature Characteristics of InAs／GaAs Quantum Dots at Long Wavelength Emission

The time-resolved photoluminescence and steady photoluminescence (TRPL and PL) spectra on self-assembled InAs/GaAs quantum dots (QDs) are investigated. By depositing GaAs/InAs short period superlattices (SLs), 1. 48μm emission is obtained at room temperature. Temperature dependent PL measurements show that the PL intensity of the emission is very steady. It decays only to half as the temperature increases from 15 K to room temperature, while at the same time, the intensity of the other emission decreases by a factor of 5 orders of magnitude. These two emissions are attributed to large-size QDs and short period superlattices (SLs), respectively. Large-size QDs are easier to capture and confine carriers, which benefits the lifetime of PL, and therefore makes the emission intensity insensitive to the temperature.     

InAs／GaAs亚单层结构的静压光谱研究

在１５Ｋ下测量了ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ亚单层结构的静压光致发光，静压范围为０～８ＧＰａ．常压下ＩｎＡｓ层中重空穴激子的发光峰随ＩｎＡｓ层厚的减小向高能移动，同时峰宽变窄，强度减小．其压力行为与ＧａＡｓ基体的基本一致，表明量子阱（线、点）模型仍适用于ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ亚单层结构．得到平均厚度为１／３单分子层的样品中由于附加的横向限制效应引起的电子和空穴束缚能的增加分别为２３和４２ｍｅＶ     

InAs/GaAs自组装量子点结构的能带不连续量

为确定异质结界面带阶,结合光致发光(PL)谱和深能级瞬态谱(DLTS)测量结果,利用有效质量近似理论,计算得到了InAs/GaAs自组装量子点结构的能带不连续量,其中导带不连续量ΔEc＝0.97 eV,价带不连续量ΔEv＝0.14 eV.     

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。     

MBE自组装量子点生长和结构形态研究(续)

3.2 InAs/GaAs(001) 与Ge/Si量子点实验研究结果的普适性和简单性相比,InAs/GaAs的情况要复杂得多,对生长条件的敏感性也要高许多.G.Constantini等人[46]提出对Ge/Si体系的观察结果也同样适用于InAs/GaAs,但是他们的InAs量子点生长是以在500℃、0.008 ML/s的速率进行的.     

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。     

In0．2Ga0．8As-GaAs复合应力缓冲层上的1.3μm InAs／GaAs自组织量子点

用光荧光谱和原子力显微镜测试技术系统研究了在2 nm In0.2Ga0.8As和x ML GaAs的复合应力缓冲层上生长的InAs/GaAs自组织量子点的发光特性和表面形貌.采用In0.2Ga0.8As与薄层GaAs复合的应力缓冲层,由于减少了晶格失配度致使量子点密度从约1.7×109 cm-2显著增加到约3.8×109cm-2.同时,复合层也有利于提高量子点中In的组份,使量子点的高宽比增加,促进量子点发光峰红移.对于x=10 ML的样品室温下基态发光峰达到1350 nm.     

InAs/GaAs多层堆垛量子点激光器的激射特性

利用固态源分子束外延技术,按S-K模式生长出五层堆垛InAs/GaAs量子点(QD)微结构材料.用这种QD材料制成的激光器,内光学损耗为2.1cm-1,透明电流密度为15士10 A/cm2.对于条宽100μm,腔长2.4mm的激光器(腔面未经镀膜处理),室温下基态激射的波长为1.08μm,阈值电流密度为144A/cm2,连续波光功率输出达2.67W(双面),外量子效率为63%,特征温度为320K.研究了QD激光器翟激射特性,并对结果作了讨论.     

InAs/GaAs多层堆垛量子点激光器的激射特性

利用固态源分子束外延技术，按S-K模式生长出五层堆垛InAs/GaAs量子点（QD）微结构材料. 用这种QD材料制成的激光器，内光学损耗为2.1cm-1，透明电流密度为15±10 A/cm2. 对于条宽100μm，腔长2.4mm的激光器（腔面未经镀膜处理），室温下基态激射的波长为108μm，阈值电流密度为144A/cm2，连续波光功率输出达2.67W（双面），外量子效率为63%，特征温度为320K. 研究了QD激光器翟激射特性，并对结果作了讨论.     

InAs/GaAs多层堆垛量子点激光器的激射特性

利用固态源分子束外延技术,按S-K模式生长出五层堆垛InAs/GaAs量子点(QD)微结构材料.用这种QD材料制成的激光器,内光学损耗为2.1cm-1,透明电流密度为15士10 A/cm2.对于条宽100μm,腔长2.4mm的激光器(腔面未经镀膜处理),室温下基态激射的波长为1.08μm,阈值电流密度为144A/cm2,连续波光功率输出达2.67W(双面),外量子效率为63%,特征温度为320K.研究了QD激光器翟激射特性,并对结果作了讨论.     

自组织生长InAs／GaAs量子点的退火效应

通过研究ＧａＡｓ衬底上不同厚度ＩｎＡｓ层光致发光的退火效应，发现它和应变量子阱结构退火效应相类似，ＩｎＡｓ量子点中的应变使退火引起的互扩散加强，量子点发光峰蓝移．量子点中或其附近一旦形成位错，其中的应变得到释放，互扩散现象就不明显了，退火倾向于产生更多的位错，量子点的发光峰位置不变，但强度减弱．     

快速率生长MBE InAs/GaAs(001)量子点

用快速率(1.0ML/s)生长MBE InAs/GaAs(001)量子点。原子力显微镜观察结果表明,在量子点体系形成的较早阶段,量子点密度N(θ)随InAs沉积量θ的变化符合自然指数形式N(θ)∝ek(θ-θc),这与以前在慢速生长(≤0.1ML/s)条件下出现的标度规律N(θ)∝(θ-θc)α明显不同。另外,在N(θ)随θ增加的过程中,快速率生长量子点的高度分布没有经历量子点平均高度随沉积量θ逐渐增加的过程。这些实验观察说明,以原子在生长表面作扩散运动为基础的生长动力学理论至少是不全面的,不适用于解释InAs量子点的形成。这些观察和讨论说明,即使在1.0ML/s的快速率生长条件下,量子点密度也可以通过InAs沉积量有效地控制在1.0×108cm-2以下,实现低密度InAs量子点体系的制备。     

杂质Si对InAs自组织量子点均匀性的影响

研究了较低掺杂浓度时InAs量子点中直接掺杂Si对其发光特性的影响.光致发光谱(PL)的测量表明,与未掺杂样品相比,掺杂样品发光峰稍微蓝移,同时伴随着发光峰谱线明显变窄.该结果表明,在生长InAs层时直接掺杂,有利于形成大小分布更均匀的小量子点.该研究对InAs自组织量子点在器件应用方面有一定的意义.     

GaAs图形衬底上InAs量子点生长停顿的动力学蒙特卡罗模拟

采用动力学蒙特卡罗模拟方法对GaAs图形衬底上自组织生长InAs量子点的停顿过程进行了研究.用衬底束缚能的表面分布模拟衬底图形,考察生长之后的停顿时间对量子点形成的影响.结果表明,合适的停顿时间使图形衬底上的量子点分布更趋规则化,对量子点的定位生长有积极的影响.     

GaAs图形衬底上InAs量子点生长停顿的动力学蒙特卡罗模拟

采用动力学蒙特卡罗模拟方法对GaAs图形衬底上自组织生长InAs量子点的停顿过程进行了研究．用衬底束缚能的表面分布模拟衬底图形，考察生长之后的停顿时间对量子点形成的影响．结果表明，合适的停顿时间使图形衬底上的量子点分布更趋规则化，对量子点的定位生长有积极的影响．     

生长停顿对量子点激光器的影响

在ＩｎＡｓ自组织量子点的ＧａＡｓ覆盖层中引入生长停顿,将这种量子点结构作激光器的有源区,与不引入生长停顿的量子点激光器进行对比后发现：生长停顿可以降低激光器的阈值电流,提高其特征温度,改善激光波长的温度稳定性。简单的分析表明,量子点中的能带填充效应影响了激光波长的温度特性。     

离子注入法Mn掺杂InAs/GaAs量子点的光磁性质

用离子注入法对InAs/GaAs量子点掺杂Mn离子,量子点样品经过快速退火处理后同时具有低温铁磁性和发光性能.注Mn量子点发光峰在退火后蓝移,在较高注入剂量的样品中这种由于互扩散带来的蓝移受到抑制,认为这与样品中的缺陷以及Mn聚集在量子点周围减小量子点所受的应力,同时形成的团簇阻碍了界面上原子的互扩散作用有关.Mn在盖层中形成了GaMnAs和小的Mn颗粒,表现出较好的低温铁磁性.     

室温全电可操作的InAs/GaAs量子点存储器

报道基于高电子迁移率晶体管(HEMT)结构的InAs/GaAs量子点存储器,它既可以在室温下工作,又可以完全由栅极电压来控制其存储状态.在室温下通过对InAs/GaAs量子点存储器的延滞回线、偏压降温C-V等特性的实时测试,证明了其存储机理是由量子点层的深能级引起的,而并非是由量子点本征能级的充、放电所造成的.     

GaAs基长波长InAs耦合量子点材料的分子束外延生长

系统介绍了利用分子束外延方法在纯GaAs材料上生长InAs/GaAs耦合量子点结构。讨论了生长温度和上下两层量子点中InAs的淀积量对于材料发光性质和表面形貌的影响。通过优化生长参数,得到了室温发光波长在1.436μm,FWHM为27meV的耦合量子点材料。第二层量子点的密度在910⁹到1.410¹⁰cm^-2之间。耦合量子点结构为拓展GaAs基材料在量子功能器件应用中的发光波长提供了新的途径。