Cr掺杂InAs自组织量子点的分子束外延生长及磁性质

利用低温分子束外延技术制备了Cr掺杂的InAs铁磁性自组织量子点.高分辨电子显微镜分析表明InAsCr量子点保持了较好的闪锌矿结构.超导量子干涉仪磁性测量表明InAsCr自组织量子点的铁磁转变温度超过400K.     

分子束外延δ掺杂研究

用分子束外延生长了δ掺杂结构,并用电化学C-V和汞探针C-V测量了载流子的分布特性,其半峰宽约85(?)。δ掺杂用于AlGaAs/GaAs调制掺杂异质结,在77K具有较好的输运特性。     

Co掺杂的ZnO单晶薄膜的分子束外延及其室温铁磁性

研究了Co掺杂的ZnO单晶薄膜的分子束外延、结构、光学和磁学性质.利用分子束外延技术,在蓝宝石(0001)衬底上外延得到Co掺杂的Zn1-xCoxO(0≤x≤0.12)单晶薄膜.光透射谱和原位的X光电子能谱显示Co离子代替了ZnO晶格中部分Zn的位置.Zn1-xCoxO单晶薄膜具有内禀的铁磁性,并且居里温度高于室温.样品的铁磁性随着Co掺杂量x(x≤0.12)的增加而单调增大.     

Co掺杂的ZnO单晶薄膜的分子束外延及其室温铁磁性

研究了Co掺杂的ZnO单晶薄膜的分子束外延、结构、光学和磁学性质.利用分子束外延技术,在蓝宝石(0001)衬底上外延得到Co掺杂的Zn1-xCoxO(0≤x≤0.12)单晶薄膜.光透射谱和原位的X光电子能谱显示Co离子代替了ZnO晶格中部分Zn的位置.Zn1-xCoxO单晶薄膜具有内禀的铁磁性,并且居里温度高于室温.样品的铁磁性随着Co掺杂量x(x≤0.12)的增加而单调增大.     

硅分子束外延中硼δ掺杂生长研究

利用硅分子束外延技术和Ｂ２Ｏ３掺杂源，成功地实现了硅中的硼δ掺杂，硼δ掺杂面密度ＮＢ可达３．４e１４ｃｍ－２（１／２单层）以上，透射电镜所示宽度为１．５ｎｍ．我们首次用原位俄歇电子能谱（ＡＥＳ）对硼在Ｓｉ（１００）表面上的δ掺杂行为进行了初步的研究，发现在ＮＢ＜３．４e１４ｃｍ－２时，硼δ掺杂面密度与时间成正比，衬底温度６５０℃，掺杂源温度９０００℃时，粘附速率为４．４e１３ｃｍ－２／ｍｉｎ；在ＮＢ＞３．４e１４ｃｍ－２时，粘附有饱和趋势，测量表明在硼δ掺杂面密度ＮＢ高达４．４e１４ｃ     

气源分子束外延生长的InAs/InP(100)量子点激光器

利用气源分子束外延(GSMBE)技术,在InP(100)衬底上生长InAs量子点激光器.有源区包含5层InAs量子点,每层量子点的平均尺寸是2.9 nm和76 nm,面密度在1010 cm-2左右,势垒层为InGaAsP.室温下量子点的光致发光中心波长在1.55 μm,发光峰半高宽为108 imeV.通过化学湿法腐蚀制备双沟道8μm宽脊条激光器,在20℃连续波工作模式下,腔长为0.7 mm的激光器的阈值电流为143 mA(2.5 kA/cm2),器件的激射中心波长在1.55 μm.由于量子点尺寸的非均匀性,在大电流注入,激光器的激射谱展宽.器件单端面最大输出功率为27 mW,功率斜率效率为130 mW/A.     

分子束外延InAs量子点的RHEED实时原位分析

介绍了利用反射式高能电子衍射(RHEED)方法在自组装InAs量子点制备过程中进行结构分析的理论研究与实验工作的最新进展。从反射式高能电子衍射在InAs量子点临界转变状态测定、量子点表面取向、量子点应力分布测定、量子点形核长大动力学过程研究等方面的应用,可以看出RHEED在InAs量子点形成过程中对多种结构特征的原位分析具有突出优势。反射式高能电子衍射仪作为分子束外延系统中的标准配置,已成为一种对InAs量子点微观结构进行分析的简易而理想的分析测试工具。随着反射式高能电子衍射以及衍射理论的进一步发展,必将促进InAs量子点结构的精确表征水平的提高,进而实现更加理想结构的InAs量子点的制备及其应用。     

闪锌矿结构CrAs薄膜在不同过渡层InGaAs和 GaAs上的分子束外延生长、结构及磁性

利用低温分子束外延技术分别在lnGaAs和GaAs缓冲层上进行了CrAs薄膜的生长.截面高分辨透射电子显微镜图像表明，两种过渡层上生长的CrAs薄膜都保持闪锌矿结构。利用超导量子干涉仪测量得到的残余磁矩和温度的关系曲线证明了两种过渡层上生长的CrAs薄膜的居里温度均高于400K.闪锌矿结构CrAs薄膜在不同缓冲层上的成功生长将可能拓宽这类具有室温铁磁性新型半金属薄膜在未来半导体自旋电子学领域的应用.     

闪锌矿结构CrAs薄膜在不同过渡层InGaAs和 GaAs上的分子束外延生长、结构及磁性

利用低温分子束外延技术分别在InGaAs和GaAs缓冲层上进行了CrAs薄膜的生长.截面高分辨透射电子显微镜图像表明,两种过渡层上生长的CrAs薄膜都保持着闪锌矿结构.利用超导量子干涉仪测量得到的残余磁矩和温度的关系曲线证明了两种过渡层上生长的CrAs薄膜的居里温度均高于400K.闪锌矿结构CrAs薄膜在不同缓冲层上的成功生长将可能拓宽这类具有室温铁磁性新型半金属薄膜在未来半导体自旋电子学领域的应用.     

Growth and Characterization of Diluted Magnetic Cr-Doped InAs Self-Organized Quantum Dots

Cr-doped InAs self-organized ferromagnetic quantum dots(QDs)were grown on GaAs(001) substrate by low-temperature molecular·beam epitaxy.High-resolution transmission electron microscopy(HRTEM)analyses show that the I. nAs：Cr quantum。dots layers remain zinc blende structure well.Magnetic measurements demonstrate that the ferromagnetic transition temperature exceeds 400K in InAs：Cr self-organized ODs.     

垂直堆垛InAs量子点的光学性质

垂直堆跺InAs量子点是用分子束外延(MBE),通过Stranski-Krastanov(S-K)方式生长.利用光致发光(PL)实验对InAs量子点进行了表征.在生长过程中使用对形状尺寸控制的方式来提高垂直堆垛InAs量子点形貌均匀性.样品的外延结构是Si掺杂GaAs衬底生长500nm的过渡层,500nm的GaAs外延层,15nm的Al0.5Ga0.5As势垒外延层,5个周期的InAs量子点生长后2单层GaAs的外延结构,50 nh的Al0.5Ga0.5As势垒外延层,最后是15 m的GaAs覆盖层.外延结构中Al0.5Ga0.5As势垒外延层对镶嵌在里面的InAs量子点有很强的量子限制作用产生量子效应.PL测量系统使用514.5 nn的缸离子激发源.发现了量子点基态光致发光峰等距离向红外方向劈裂等新的物理现象.利用光致发光通过改变势垒的宽度和掺杂情况,研究了外延结构的光致发光特性,得到二维电子气(2DEG)随势能变化局域化加强等的新结果.     

多层InAs量子点的光致发光研究

采用MBE设备生长了多层InAs/GaAs量子点结构,测量了其变温光致发光谱和时间分辨光致发光谱.结果表明多层量子点结构有利于减小发光峰的半高宽,并且可以提高发光峰半高宽和发光寿命的温度稳定性.实验发现,加InGaAs盖层后,量子点发光峰的半高宽进一步减小,最小达到23.6 meV,并且发光峰出现红移.原因可能在于InGaAs盖层减小了InAs岛所受的应力,阻止了In组分的偏析,提高了InAs量子点尺寸分布的均匀性和质量,导致载流子在不同量子点中的迁移效应减弱.     

Electrical Manipulation of Nonvolatile Spin Cell Based on Diluted Magnetic Semiconductor Quantum Dots

In this paper, electrical manipulation of a memory cell based on a semiconductor nanostructure consisting of a diluted magnetic semiconductor (DMS) quantum dot (QD) and a reservoir of itinerant holes separated by an energy barrier is investigated theoretically. The operating principle takes advantage of the paramagnetic-ferromagnetic (PM-FM) phase transition mediated by the itinerant holes in the DMS QD that can lead to electrically controlled write/erase operations. Nonvolatility can be achieved when the structure is properly designed to reach a thermodynamic equilibrium at both the PM and FM configurations (i.e., bistability). Assuming a parabolic confining potential in the QD, the performance characteristics of the proposed nanostructure are analyzed including the scalability and the lifetime. An advantage of this memory concept is the extremely small dissipative energy for write/erase functions due to the open-circuit nature of the process. A readout scheme enabling electrical detection, with the repetition rate up to the 10-100-MHz range, is also explored by utilizing only two contacts. Finally, a potential application of the proposed memory cell is discussed as a rudimentary device for logic AND and OR operations     

InAs/GaAs自组织量子点激发态的激射

将覆盖层引入生长停顿的量子点结构作为激光器有源区来研究量子点激光器受激发射机制 .由于强烈的能带填充效应 ,光致发光谱和电致发光谱中观察到对应于量子点激发态跃迁的谱峰 ,大激发时其强度超过基态跃迁对应的谱峰 .最后激发态跃迁达到阈值条件 ,激射能量比结构相似但不含量子点的激光器低 ,表明量子点激光器中首先实现受激发射是量子点的激发态     

InAs/GaAs自组织量子点激发态的激射

将覆盖层引入生长停顿的量子点结构作为激光器有源区来研究量子点激光器受激发射机制．由于强烈的能带填充效应, 光致发光谱和电致发光谱中观察到对应于量子点激发态跃迁的谱峰,大激发时其强度超过基态跃迁对应的谱峰．最后激发态跃迁达到阈值条件, 激射能量比结构相似但不含量子点的激光器低,表明量子点激光器中首先实现受激发射是量子点的激发态．     

InAs/GaAs量子点材料和激光器

介绍了近年来长波长InAsG/aAs量子点材料的生长、结构性质和量子点激光器的研究进展。     

InAs/GaAs系列量子点研究

为了获得波长长、均匀性好和发光效率高的量子点,采用分子束外延(MBE)技术和S-K应变自组装模式,在GaAs(100)衬底上研究生长了三种InAs量子点。采用MBE配备的RHEED确定了工艺参数:As压维持在1.33×10-5Pa;InAs量子点和In0.2Ga0.8As的生长温度为500℃;565℃生长50nmGaAs覆盖层。生长了垂直耦合量子点(InAs1.8ML/GaAs5nm/InAs1.8ML)、阱内量子点(In0.2Ga0.8As5nm/InAs2.4ML/In0.2Ga0.8As5nm)和柱状岛量子点(InAs分别生长1.9、1.7、1.5ML,停顿20s后,生长间隔层GaAs2nm)。测得对应的室温光致发光(PL)谱峰值波长分别为1.038、1.201、1.087μm,半峰宽为119.6、128.0、72.2nm、相对发光强度为0.034、0.153、0.29。根据PL谱的峰位、半峰宽和相对发光强与量子点波长、均匀性和发光效率的对应关系,可知量子点波长有不同程度的增加、均匀性越来越好、发光效率显著增强。     

Terahertz Photon-Assisted Tunneling in InAs Quantum Dots

We have investigated electron transport in a single self-assembled InAs quantum dot (QD) coupled to nanogap metal electrodes under terahertz (THz) radiation. The fabricated QD samples operated as single electron transistors in a few electron regime, exhibiting clear shell structures. Under the THz radiation, in addition to the original Coulomb oscillation peaks, new side-peaks showed up. The dependence of the new side-peak current on the THz power follows the prediction of the photon-assisted tunneling (PAT) theory. Moreover, two types of PAT processes were observed in the THz range; the ground state resonance and the photon-induced excited state resonance, depending on the relative magnitude between the orbital quantization energy of the QDs and the THz photon energy. Furthermore, a very high coupling efficiency between the THz waves and the QDs was realized in our system and we observed multi-photon absorption up to the fourth-order during the tunneling process, resulting in almost complete lifting of the Coulomb blockade. This high coupling efficiency between THz wave and electrons in QDs opens a way to the manipulation of single electron charge/spin states in the THz frequency range.