半导体量子点材料

综述了半导体量子点材料的最新发展动态和发展趋势。     

量子点激光器

本文介绍了新型量子点激光器的概念。量子点激光器的制造技术及量子点激光器的性能。最后指出了量子点激光器的发展趋势。     

准零维量子点激光器的发展瓶颈

近年来半导体材料主要朝两个方向发展:一方面是材料工程,即通过不断探索扩展新的半导体材料实现;另一方面是能带工程,即通过改变已知材料的维度进而实现能带的调节。准零维半导体量子点就是通过改变其尺寸调控能带的典型代表。主要论述了准零维量子点激光器发展过程中遇到的一些瓶颈问题。     

纳米量子点结构的自组织生长

所谓自组织生长纳米量子点 ,是具有较大晶格失配度的两种材料 ,依靠自身的应变能量 ,并以 Stranki- Krastanov(S- K)生长模式 ,在衬底表面上形成的具有一定形状、尺寸和密度的自然量子点结构。文中主要介绍了量子点自组织生长的基本原理、几种不同类型量子点的自组织生长及其光致发光特性。     

隧穿注入量子点激光器概述

介绍了一种新型的载流子隧穿注入量子点激光器,具体内容涉及量子点激光器研究现状、存在的问题、隧穿注入量子点激光器的工作原理和优势、研究现状等。采用隧穿注入这一新的载流子注入方式,可有效提高量子点激光器的温度特性和高频调制特性。     

半导体量子点和量子线材料及其制备技术

综述了半导体量子点和量子线材料的最新发展动态及其制备技术。     

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 In As/Ga As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≈ 960 nm,条宽 1 0 0μm,腔长 80 0μm的 In( Ga) As/Ga As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 2 1 8A/cm2 ,0 .61 W室温连续工作寿命超过 3760小时     

Progress in Epitaxial Growth and Performance of Quantum Dot and Quantum Wire Lasers

We report on interplay of epitaxial growth phenomena and device performance in quantum dot (QD) and quantum wire (QWW) lasers based on self-organized nanostructures. InAs QDs are the most explored model system for basic understanding of "near-ideal" QD devices. Vertically-coupled growth of QDs and activated phase separation allow ultimate QD wavefunction engineering enabling GaAs lasers beyond 1400 nm and polarization-insensitive optical amplification. A feasibility of QD semiconductor optical amplifiers at terabit frequencies using InAs QDs is manifested at 1300 and 1500 nm. 1250-1300 nm QD GaAs edge emitters and VCSELs operate beyond 10 Gb/s with ultimate temperature robustness. Furthermore, temperature-insensitive operation without current or modulation voltage adjustment at >20 Gb/s is demonstrated up to ~90 degC. Light-emitting devices based on InGaN-QDs cover ultraviolet (UV) and visible blue-green spectral ranges. In these applications, InN-rich nanodomains prevent diffusion of nonequilibrium carries towards crystal defects and result in advanced degradation robustness of the devices. All the features characteristic to QDs are unambiguously confirmed for InGaN structures. For the red spectral range InGaAlP lasers are used. Growth on misoriented surfaces, characteristic to these devices, leads to nano-periodi- cally-step-bunched epitaxial surfaces resulting in two principal effects: 1) step-bunch-assisted alloy phase separation, leading to a spontaneous formation of ordered natural super lattices; 2) formation of quantum wire-like structures in the active region of the device. A high degree of polarization is revealed in the luminescence recorded from the top surface of the structures, in agreement with the QWW nature of the gain medium. QD and QWW lasers are remaining at the frontier of the modern optoelectronics penetrating into the mainstream applications in key industries.     

1.3μm自组织InGaAs/InAs/GaAs量子点激光器分子束外延生长

报道了分子束外延生长的1.3μm多层InGaAs/InAs/GaAs自组织量子点及其室温连续激射激光器.室温带边发射峰的半高宽小于35meV,表明量子点大小比较均匀.原子力显微镜图像显示,量子点密度可以控制在(1～7)×1010cm-2范围之内,而面密度处于4×1010cm-2时有良好的光致发光谱性能.含有三到五层1. 3μm量子点的激光器成功实现了室温连续激射.     

有限元法分析透镜形自组织生长量子点的弹性应变场分布

利用有限元法对应变自组织生长量子点的应力应变分布进行了系统分析．给出了抽象的孤立量子点系统模型，采用有限元分析方法，利用二维和三维模型对透镜形的量子点内部及周围材料的应力应变进行了计算，计算结果可以直接应用于量子点应变场对导带和价带限制势以及载流子有效质量的影响，从而用于精确计算量子点的电子结构．     

有限元法分析透镜形自组织生长量子点的弹性应变场分布

利用有限元法对应变自组织生长量子点的应力应变分布进行了系统分析.给出了抽象的孤立量子点系统模型,采用有限元分析方法,利用二维和三维模型对透镜形的量子点内部及周围材料的应力应变进行了计算,计算结果可以直接应用于量子点应变场对导带和价带限制势以及载流子有效质量的影响,从而用于精确计算量子点的电子结构.     

半导体量子点的电容

当电子数目很少量,用简谐势来描述量子点中电子所受的约束是一种很准确的近似。文章利用量子力学中的少体理论方法研究了二电子系统和三电子系统的行为。少体理论可以把质心运动和相对运动分离,从而得到精确的数值解。利用单个电子在量子点中的基态波函数的束缚行为,选择了量子点的束缚能。通过对ＣｄＳ、ＰｂＳ等半导体纳米粒子的充电电容的计算找到了其在室温下形成单电子器件的最大粒径。     

硅基量子点器件

硅基量子点器件由于其独特的性能以及和硅集成电路相容的特点成为研究的重点。量子点中电子和空穴强的量子限制作用使其表现出一些新颖的物理性能,从而在微电子和光电子器件方面有着重要的应用价值。本文介绍了硅基量子点器件的一些应用,包括单电子晶体管、红外探测器、发光二极管。     

Ge/Si量子点的生长研究进展

要有效应用SK模式生长的Ge量子点,必须实现Ge量子点的位置可控并且进一步缩小Ge量子点的尺寸.阐释了这方面的研究进展,特别对图形衬底生长Ge量子点,利用Si表面的自组织性在错切割的邻晶面衬底上生长有序Ge岛,表面杂质诱导成岛这三个方面的进展加以介绍分析.     

半导体激光器动态量子AM和FM噪声的理论

本文用小信号分析的方法,研究了当对半导体激光器(LD)进行直接调制时(动态)LD的量子噪声,首次给出了LD的动态AM与FM噪声谱的解析表达式.分析表明,调制强度与调制频率均对LD的量子噪声有极大的影响.     

量子结构激光器能量本征值计算及增益特性分析

将量子结构中的边界条件应用于薛定谔方程的求解,计算了量子结构中粒子的能量本征值及量子结构激光器的态密度和增益,比较了量子点、量子线、量子阱激光器的波长-增益特性,从能量本征值角度探讨了各种量子结构特性差异的根本原因,阐述了量子点激光器的实现问题,分析结果表明,量子点激光器具有高增益、高单色性的特点.     

量子线激光器

本文评述了极低闽值电流(在微安范围内)、较高调制带宽、较窄谱线宽和低的温度灵敏度的半导体量子线(QWR)激光器的优异性能。这些优异性能的根源起因于较窄的态密度分布。介绍了制造这种新颖结构的方法。     

半导体量子点的自组织生长及其应用

所谓半导体量子点的自组织生长,是指具有较大晶格失配度的两种材料,依靠自身的应变能量,并以Ｓｔｒａｎｋｉ－Ｋｒａｓｔａｎｏｖ（Ｓ－Ｋ）生长模式,在衬底表面上形成的一定形状、尺寸和密度分布的自然量子点结构。本文主要介绍了纳米量子点的自组织生长,自组织生长最子点的发光特性及其在光电器件中的应用。     

磁场调制下的双电子量子点qubit

研究了磁场中二维有限深抛物形量子点中双电子在总自旋分别为 S=0或 S=1时的电子态 ,在有效质量近似下 ,利用精确的对角化方法计算了系统的能级结构 .发现系统的基态总自旋 S可以通过改变磁场的大小进行调制 ,由此可以设计利用 S=0和 S=1两个自旋态组成一个量子比特