用MOCVD在偏(100)GaAs基片上生长空间规则排列的1.3μm InAs量子点

用MOCVD技术在偏(1100)GaAs衬底上生长了发光波长在1.3μm的线状空间规则排列InAs量子点.光致发光实验表明,相对于正(100)衬底,偏(100)GaAs衬底上生长的InAs量子点具有更好的材料质量,光谱有更大的强度和更窄的线宽.为了得到发光波长为1.3μm的量子点,对比研究了不同In含量的InGaAs应力缓冲层(SBL)和应力盖层(SCL)的应力缓冲作用.结果表明,增加SCL中In含量能有效延伸量子点发光波长到1. 3μm,但是随着SBL中In的增加,发光波长变化不明显,并且材料质量明显下降.     

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。     

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。     

利用多层堆垛InAs/GaAs量子点结构实现1.3μm光致发光

在GaAs衬底上用分子束外延分别生长了单层和五层垂直堆垛的InAs/GaAs量子点结构.室温光致发光实验表明,五层堆垛结构较单层结构的发光峰位红移180nm,实现了1.3μm发光.结合透射电镜分析,多层堆垛量子点材料发光的显著红移是由于量子点层间应力耦合导致的上层量子点体积增大以及各量子点层间的能态耦合.     

利用多层堆垛InAs/GaAs量子点结构实现1.3μm光致发光

在GaAs衬底上用分子束外延分别生长了单层和五层垂直堆垛的InAs/GaAs量子点结构.室温光致发光实验表明,五层堆垛结构较单层结构的发光峰位红移180nm,实现了1.3μm发光.结合透射电镜分析,多层堆垛量子点材料发光的显著红移是由于量子点层间应力耦合导致的上层量子点体积增大以及各量子点层间的能态耦合.     

InGaAs/InAlAs盖帽层对InAs自组装量子点发光性质的影响

采用变温及时间分辨光致发光谱研究了MBE设备生长的具有不同盖帽层的InAs量子点样品.发现引入InGaAs盖帽层可以使InAs量子点发光的半高宽减小,且向长波长移动.InGaAs/InAlAs联合盖帽层可以进一步改善InAs量子点发光性能,使得室温发光波长超过1.3μm;在10～300K温度范围内,发光峰值能量及半高宽随温度的变化都较小.随温度升高,InAs量子点的发光寿命首先增大,当温度升高到临界温度TC后,发光寿命逐渐减小.但覆盖不同盖帽层的InAs量子点样品,其发光寿命具有不同的温度关系,联合盖帽层样品具有较大的TC及发光寿命.根据应力及载流子迁移模型对以上实验结果进行了分析.     

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。     

大功率In(Ga)As/GaAs量子点激光器

利用分子束外延技术和S-K生长模式,系统研究了InAs/GaAs材料体系应变自组装量子点的形成和演化.研制出激射波长λ≈960nm,条宽100μm,腔长800μm的In(Ga)As/GaAs量子点激光器:室温连续输出功率大于3.5W,室温阈值电流密度218A/cm2,0.61W室温连续工作寿命超过3760小时.     

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。     

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.     

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.     

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.     

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.     

InGaAs/GaAs量子阱中自组装InAs量子点的光学性质

在InGaAs/GaAs量子阱中生长了两组InAs量子点样品,用扫描电子显微镜(SEM)测量发现,量子点呈棱状结构,而不是通常的金字塔结构,这是由多层结构的应力传递及InGaAs应变层的各向异性引起的.采用变温光致发光谱(TDPL)和时间分辨谱(TRPL)研究了其光致发光稳态和瞬态特性.研究发现,InGaAs量子阱层可以有效地缓冲InAs量子点中的应变,提高量子点的生长质量,可以在室温下探测到较强的发光峰.在量子阱中生长量子点可以获得室温下1 318 nm的发光,并且使其PL谱的半高宽减小到25 meV.     

为红外激光器生长高质量的InAs量子点

美国喷气推进实验室最近研究出了一种用于生长高质量InAs量子点的改进型方法。用这种改进型方法制作的InAs／InGaAs／InP量子点半导体激光器,能够在室温下在≥1．8μm波长上工作。而以前报道的基于InP衬底的InAs量子点激光器却只能在77K的低温下在1．9μm波长上工作。     

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。     

生长在InP上的InAs量子点红外光电探测器

诸如量子阱红外光电探测器之类的子带间探测器在红外遥感中已得到广泛使用。经预测,量子点红外光电探测器的性能比量子阱红外光电探测器更好。美国西北大学的研究人员利用低压金属有机化学汽相淀积技术在InP衬底上生长成了一种InAs量子点红外光电探测器。该器件结构由多个带有GaAs／AlInAs／InP势垒的InAs量子点叠层组成。其峰值波长和截止波长分别为6．4μm和6．6μm。在77K温度下,     

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.     

有源区Be掺杂对1.3μm InAs量子点激光器性能的影响

利用分子束外延技术在GaAs(100)衬底上生长了1.3μm InAs DWELL量子点激光器结构,研究了有源区Be掺杂对量子点激光器性能的影响。研究表明,对有源区进行Be掺杂可以有效降低InAs量子点激光器的阈值电流密度,提升激光器的输出功率,增加激光器的温度稳定性。研制的Be掺杂InAs量子点激光器的阈值电流降低到12mA,相应的阈值电流密度仅为100 A/cm²,激光器的最高输出功率达到183 mW,最高工作温度达到了130℃。这对InAs量子点激光器器件在光通信系统中的应用具有重要意义。