半导体材料研究的新进展

首先对作为现代信息社会的核心和基础的半导体材料在国民经济建设、社会可持续发展以及国家安全中的战略地位和作用进行了分析,进而介绍几种重要半导体材料如,硅材料、GaAs和InP单晶材料、半导体超晶格和量子阱材料、一维量子线、零维量子点半导体微结构材料、宽带隙半导体材料、光学微腔和光子晶体材料、量子比特构造和量子计算机用材料等目前达到的水平和器件应用概况及其发展趋势作了概述.最后,提出了发展我国半导体材料的建议.本文未涉及II-VI族宽禁带与II-VI族窄禁带红外半导体材料、高效太阳电池材料Cu(In,Ga)Se.CuIn(Se,S)等以及发展迅速的有机半导体材料等.     

半导体超晶格物理与器件（16）

半导体超晶格物理与器件（１６）彭英才（河北大学电子与信息工程系０７１００２）三、纳米半导体结构的光学性质所谓纳米半导体结构一般是指结构尺寸为几～几＋ｎｍ的低维量子体系。目前研究最活跃的有采用选择外延生长技术制备的量子线与量子点微结构，采用低压成膜技术...     

超晶格导带光学非线性响应理论

半导体多量子阱结构(MQWS)和超晶格SL是两种不同组成的材料层A和B沿z方向交替生长而成。A和B的厚度a及b各为几十个埃,因此每个超晶格周期d(=a+b)内包含d/L个。体材料的原胞的(L_2为体原胞的大小),使得晶体的一个能带分裂成d/L_2条子能带理论和实验研究都表明,这种尺寸量子效应造成的子带间的偶极矩强度可以很大,而其带宽又比较窄,这意味着超晶格子带间光跃迁可以具有很大的非线性,而且这种非线性的大小将明显依赖于材料的各项参量。     

半导体超晶格微结构中的多能谷效应（2）

半导体超晶格微结构中的多能谷效应（２）薛舫时（半导体超晶格国家重点实验室和南京电子器件研究所２１００１６）六、异质谷间转移电子效应和Ｘ电子发生器ＧａＡＳ是直接带隙材料，它的导带底位于布里渊区中心Γ点。而ＡｌＡｓ是间接带隙材料，导带底位于布里渊区边缘Ｘ...     

光子晶体的微腔特性

为了设计一种高品质因子的光子晶体微腔和研究单缺陷光子晶体微腔谐振模波长随晶格常数的变化规律,使用时域有限差分法(difference time-domain method)和基于Baker算法的Padé近似方法计算了半导体材料上空气孔阵列光子晶体微腔的谐振模波长和品质因子.得到的新型光子晶体微腔的品质因子达246510,单缺陷光子晶体微腔模波长随晶格常数a和孔半径r的近似为线性变化关系:当孔半径r为一常数时,表现为晶格常数改变1nm,谐振波长变化约3nm,为实际制作光子晶体微腔激光器提供了理论指导.     

光子晶体的微腔特性

为了设计一种高品质因子的光子晶体微腔和研究单缺陷光子晶体微腔谐振模波长随晶格常数的变化规律,使用时域有限差分法(difference time-domain method)和基于Baker算法的Padé近似方法计算了半导体材料上空气孔阵列光子晶体微腔的谐振模波长和品质因子.得到的新型光子晶体微腔的品质因子达246510,单缺陷光子晶体微腔模波长随晶格常数a和孔半径r的近似为线性变化关系:当孔半径r为一常数时,表现为晶格常数改变1nm,谐振波长变化约3nm,为实际制作光子晶体微腔激光器提供了理论指导.     

InGaAsP量子阱混合技术理论及模拟研究

本文以品格中原子的扩散理论为基础，分析了四元系InGaAsP半导体材料中Ⅲ、Ⅴ族原子的扩散规律，建立了量子阱和超晶格结构中量子阱混合(QWI)的理论模型，模拟计算了半导体材料中组分浓度与扩散长度的关系，以及应变与扩散长度的关系，计算分析了应变对量子阱带隙、带结构和量子跃迁的影响，获得了一些有价值的结论，为量子阱混合试验和量子阱及超晶格集成器件的开发和研究提供了重要的理论基础。     

半导体超晶格物理与器件（12）

半导体超晶格物理与器件（１２）彭英才（河北大学电子与信息工程系０７１００２）二、超晶格异质结界面性质的光谱技术研究如前所述，超晶格材料是一种由多层超薄膜和多个异质结界面组成的叠层结构。其界面状况，如界面原子状态、化学组成、界面突变性以及界面形成过程等...     

用分子束外延(MBE)法制作GaAs—AlGaAs超晶格及其评价

1.前言以前超晶格一词是用来表示晶体表面的晶格周期比原子的晶格周期大(主要是Cu、Zn等二元合金),而Esaki等人在提出超晶格器件方案的当时是用这个词来主要表示半导体领域的极薄膜周期构造(一层的厚度与原子的量子力学波长相同或比它还薄时)的。他主张用这种半导体超晶格结构制作各种高性能器件,而他的一部分研究成果已达     

105量子阱半导体激光器的进展

１０５量子阱半导体激光器的进展蔡伯荣（成都电子科技大学光电子技术系，６１００５４）本文简要介绍量子结构激光器的新进展。超晶格量子阱概念是７０年代初由美国ＩＢＭ公司的日本人Ｌ．Ｅｓａｋｉ和中国人朱兆强首先提出的。超晶格材料主要分为两大类型：１．晶格匹配...     

GaInAs/AlInAs量子阱激光器特性--价带间光吸收对微分量子效率和特征温度的影响

计算和分析了晶格匹配ＧａＩｎＡｓ／ＡｌＩｎＡｓ半导体量子阱激光器（ＱＷＬ）中的价带间光吸收系数及其对微分量子效率（η０）和特征温度（Ｔ０）的影响。结果表明,价带间光吸收系数随带隙增加而减小,随温度和载流子浓度增加而增加,其所引起的阈值和出光微分量子效率的变化趋势虽然与实验观察到的相类似,但数值上却不起明显的作用。因此,价带间光吸收这种温敏光子损耗机制对长波长半导体激光器的温度效应不可能起主要的作用。     

GaAs多量子阱超晶格表面激光光伏效应

由于MOCVD、MBE等半导体材料生长技术飞跃发展,半导体多量子阱和超晶格的制备、研究和应用越来越引起广泛重视。GaAs多量子阱超晶格是较为成熟的一种结构。本文初次报道GaAs多量子阱超晶格表面激光辐照感生的光伏效应研究结果。实验样品是在〈001〉晶向半绝缘GaAs衬底上,MBE生长1.5μm n~+-GaAs缓冲层后,交替地周期生长两种阱宽和垒宽,不同周期数的掺硅GaAs层,构成GaAs多量子阱超晶格结构。激     

GaAs/AIGaAs多量子阱子带间光跃迁的研究

随着分子束外延等技术的不断完善,半导体多量子阱结构和超晶格的制备、研究和应用受到相益广泛的重视。迄今研究得最多的是GaAs/AlGaAs材料。由窄带隙材料(例如GaAs)构成电子和空穴的势阱,而由宽带隙材料(例如AlGaAs)构成势垒。其势能曲线接近于周期方阱,即Kronig—Penney模型。     

无杂质空穴扩散法研制可调InGaAs/InP激光器

用无杂质空穴扩散（ Ｉ Ｆ Ｖ Ｄ） 法研制了延伸光腔分立电极 Ｉｎ Ｇａ Ａｓ／ Ｉｎ Ｐ 半导体激光器。激光器材料的光发光谱说明由 Ｉ Ｆ Ｖ Ｄ 法可以造成量子阱材料带隙蓝移（３０ ～４０）ｎ ｍ 。材料带隙蓝移量与 Ｉ Ｆ Ｖ Ｄ 处理中的退火温度和退火时间有关,表面 Ｓｉ Ｏ２ 厚度亦有一定影响。延伸光腔波导损失较低,由此方法制作的分立电极激光器的阈值电流随延伸光腔部分所加的调制电流而变化,变化的阈值电流可从４０ ｍ Ａ 降至３０ ｍ Ａ。     

利用PR谱无损测量半导体SCR区中的电场

利用ＰＲ谱无损测量半导体ＳＣＲ区中的电场黄晖（昆明物理研究所昆明６５０２２３）光调制反射光谱（ＰＲ谱）以其高灵敏性和高精确度，在半导体材料及半导体微结构超晶格、量子饼的研究中起到了极其重要的作用。半导体材料空间电荷区（ＳＣＲ）的电场（例如由于掺杂等因...     

量子阱激光器超晶格缓冲层的研究

在量子阱半导体激光器结构中采用优化超晶格缓冲层来掩埋衬底缺陷，获得了性能优良的激光器。对超晶格缓冲层所具有的“量子阱陷阱效应”进行了理论分析。     

半导体超晶格物理与器件（11）

半导体超晶格物理与器件（１１）彭英才（河北大学电子与信息工程系０７１００２）第三章超晶格异质结的结构表征２０余年来，材料物理学家们已采用ＭＢＥ和ＭＯ－ＣＶＤ等现代超薄层外延工艺生长了各种超晶格和量子阱微结构，并对这些人工结构所具有的新鲜电子和物理性质...     

量子级联激光器

１９９４年美国贝尔实验室采用ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡＩＡｓ量子ｏｔ／超晶格材料率先研制成功了１０Ｋ下脉冲激射波长为４．２６ｐｍ的量子级联激光器,开创了利用宽带隙材料研制中,远红外半导体激光器的先河,而其与传统激光器遇异的实现受激发射的方式,也在半导体激光器的发展史上书写了新的篇章．量子级联激光器是利用单极载流子（电子或空穴）注入进一系列级联式耦含量子讲产生子带间粒子数反转分布,进而利用子带间的受激跃迁而产生受激辐射的单极半导体激光器．这种单极粒子跃迁辐射具有单向们振（ＴＭ波）性,极适合于具有耳语回廊…     

半导体超晶物理与器件（18）

半导体超晶物理与器件（１８）彭英才（河北大学电子与信息工程系０７１００２）二、量子线与量子点晶体管量子线与量子点是一类典型的纳米半导体结构。由于这类结构的特征尺度已减小到与电子的德布罗意波长相比拟的程度，使得其能结构，电子状态等都显著不同于超晶格与量...     

光子晶体中矢量的Bloch定理

众所周知,在半导体中,由于势场的周期性,使得电子的能量呈带状结构,带和带之间可能有间隙带隙;它可以通过解周期场下的薛定谔方程来得到.光场的亥姆霍兹方程十分相似;因而当介电常数具有周期性时,在光子晶体能带结构中也可能存在带隙,频率落在光子带隙内的光波不能在光子晶体中传播.这种类似半导体的周期性电介质结构称为光子晶体.这种材料有一个显著的特点是它可以利用带结构中可能存在的带隙,如人所愿的控制光子的运动.因此,光子晶体的应用非常广泛,可以制作高性能器件:新型的平面天线、光子晶体波导、光子晶体微腔、光子晶体光纤、光子晶体超棱镜等. Bloch定理是光子晶体理论中平面波方法和传输矩阵法的重要理论基础.本文运用量子力学中的算符理论,将Bloch定理由标量场推广到矢量场;发现这是电介质材料具有空间平移对称性的直接结论.(PH12)