掺Si对AlGaInP/GaInP多量子阱发光性能的影响

研究了Si掺杂对MOCVD生长的(Al0.3Ga0.7)In0.5P/Ga0.5In0.5P多量子阱发光性能的影响.样品分为两类:一类只生长了(Al0.3Ga0.7)In0.5P/Ga0.5In0.5P多量子阱结构;另一类为完整的多量子阱LED结构.对于只生长了(Al0.3Ga0.7)In0.5P/Ga0.5In0.5P多量子阱结构的样品,掺Si没有改变量子阱发光波长,但使得量子阱发光强度略有下降,发光峰半高宽明显增大.这应是掺Si使量子阱界面质量变差导致的.而在完整LED结构的情况下,掺Si却大大提高了量子阱的发光强度.相对于未掺杂多量子阱LED结构,垒层掺Si使多量子阱的发光强度提高了13倍,阱层和垒层均掺Si使多量子阱的发光强度提高了28倍,并对这一现象进行了讨论.     

Si掺杂的AlGaInP/GaInP多量子阱光学特性

低压MOCVD方法生长了掺Si与不掺Si的AlGaInP/GaInP多量子阱结构,运用X射线双晶衍射与光荧光技术研究了掺Si对量子阱性能的影响.测试结果表明掺Si使量子阱的生长速度增加,掺Si量子阱的光荧光强度比未掺Si量子阱的光荧光强度改善了一个数量级.     

垒层Si掺杂对多量子阱InGaN绿光LED性能的影响

InGaN系绿光LED的量子阱结构具有较高的In含量,InN与GaN之间较大的晶格失配度使得绿光器件的量子限制Stark效应更显著。对内建电场的屏蔽可以有效提高载流子的辐射复合效率。论文探讨了绿光多量子阱中垒层的Si掺杂对绿光器件性能的影响。研究发现,多量子阱中垒层适度Si掺杂(3.4×1016 cm-3)可以改善多量子阱结构界面质量和In组分波动,在外加正向电流的作用下更大程度地屏蔽极化电场;同时,还能够增强电流的横向扩展性,提高活化区的有效发光面积。然而,多量子阱中垒层的过度Si掺杂对于绿光LED器件的性能带来诸多的负面影响,比如加剧阱垒晶格失配、漏电途径明显增加等,致使器件光效大幅度降低。     

AlGaInP/GaInP多量子阱的拉曼光谱

利用LP-MOCVD生长了不同周期的AlGaInP／GaInPMQW样品，并测量了它们的拉曼光谱。由于样品包括了掺杂的电流扩展层和欧姆接触层以及上、下限制层，拉曼光谱中观察到了与掺杂有关的耦合电子(空穴)气-纵光学声子模。根据喇曼光谱的选择定则，结合光致发光谱，发现AIP-LO／TO的相对强度比可以评定晶体AlGaInP MQW的生长质量。     

大功率GaInP/AlGaInP半导体激光器

制备了大功率实折射率GaInP/AlGaInP压应变分别限制量子阱激光器.所用外延材料在15°偏角的GaAs衬底上由有机金属气相外延一次外延生长得到.制备的激光器具有双沟脊波导结构,条宽和腔长分别为3和900μm,前后端面分别蒸镀5%的增透膜和95%的高反膜.分析了室温连续激射时激光器的光电输出性能.阈值电流的典型值为32mA,光学灾变阈值为88mW,功率为80mW时的工作电流为110mA,斜率效率为1W/A,串联电阻为3Ω.基横模光输出功率可达60mW,60mW时的平行结和垂直结的远场发散角分别为10°和32°,激射波长为658.4nm.器件的内损耗为4.1cm-1,内量子效率达80%,透明电流密度为648A/cm2.     

垒层Si掺杂对AIGaInP/GaInP多量子阱性能的影响

低压MOCVD方法生长了垒层掺Si与不掺Si的AlGaInP/GaInP多量子阱结构,运用X双晶衍射与光荧光技术研究了掺Si对量子阱性能的影响.测试结果表明垒层掺Si使量子阱的生长速度增加,掺Si量子阱的光荧光强度比未掺Si量子阱的光荧光强度增强了1 3倍.     

InGaN/GaN多量子阱的变温发光特性研究

采用低压金属有机化学沉积方法制备了InGaN/GaN多量子阱.变温PL测量发现,量子阱发光强度具有良好的温度稳定性,随着温度升高(10～300K),发光强度只减小到1/3左右.分析认为,InGaN/GaN多量子阱的多峰发光结构是由多量子阱的组分及阱宽的不均匀引起的.随着温度升高,GaN带边及量子阱的光致发光均向低能方向移动,但与GaN带边不同,量子阱发光峰值变化并不与通过内插法得到的Varshni经验公式相吻合,而是与InN带边红移趋势一致,分析了导致这种现象的可能因素.还分析了量子阱发光寿命随温度升高而减小的原因.     

ZnMgSe/ZnCdSe多量子阱的光学性质

通过光致发光 (PL)和拉曼 (Raman)光谱研究了分子束外延 (MBE)生长的 Zn Mg Se/ Zn Cd Se多量子阱的光学性质。在 80 K到 3 0 0 K温度范围内 ,观测到了 PL光谱中来自量子阱的自由激子发光 ,通过发光强度与温度的变化关系 ,计算了激子束缚能。结果表明在 Zn Mg Se/ Zn Cd Se多量子阱 (MQWs)势垒层中 ,Mg的引进增强了量子阱的限制效应 ,导致激子具有较好的二维特性。在室温下的 Raman光谱中观测到了多级纵光学声子(LO)和横光学声子 (TO)的限制模 ,表明多层结构具有较高的质量     

快速退火对SiGe/Si多量子阱p-i-n光电二极管的影响

利用光电流谱,结合X射线双晶衍射研究了快速退火对Si1-xGex/Si多量子阱p-i-n光电二极管的影响.由于应变SiGe的部分弛豫和Si-Ge互扩散,退火后的二极管的截止波长有显著的减小. 但是,在750-850℃范围内,波长蓝移量随着退火温度的增加而变化缓慢,而样品的光电流强度却随温度是先减弱而后又增强,这可能主要是由于在不同温度退火过程中失配位错的产生和点缺陷的减小造成的.     

MOCVD生长的CdZnTe／ZnTe多量子附的激子光学特性

用常压ＭＯＣＶＤ方法在ＧａＡｓ（１００）衬底上生长了ＣｄＺｎＴｅ／ＺｎＴｅ多量子阱。在室温下，观测到了ＣｄＺｎＴｅ／ＺｎＴｅ多量子阱的三个谱带发光。根据ＣｄＺｎＴｅ／ＺｎＴｅ多量子阱的吸收光谱和不同激发光强下的发光光谱，分别归结ＣｄＺｎＴｅ／ＺｎＴｅ多量子阱中观测到的三个发光谱带于覆盖层发光、ｎ＝１的重空穴激子发光及杂质发光。     

Influence of Mg Doping on the Morphological, Optical, and Structural Properties of InGaN/GaN Multiple Quantum Wells

In this report, the influence of magnesium doping on the characteristics of InGaN/GaN multiple quantum wells (MQWs) was investigated by means of atomic force microscopy (AFM), photoluminescence (PL), and X-ray diffraction (XRD). Five-period InGaN/GaN MQWs with different magnesium doping levels were grown by metalorganic chemical vapor deposition. The AFM measurements indicated that magnesium doping led to a smoother surface morphology. The V-defect density was observed to decrease with increasing magnesium doping concentration from ∼10⁹ cm⁻² (no doping) to ∼10⁶ cm⁻² (Cp₂Mg: 0.04 sccm) and further to 0 (Cp₂ Mg: 0.2 sccm). The PL measurements showed that magnesium doping resulted in stronger emission, which can be attributed to the screening of the polarization-induced band bending. XRD revealed that magnesium doping had no measurable effect on the indium composition and growth rate of the MQWs. These results suggest that magnesium doping in MQWs might improve the optical properties of GaN photonic devices.     

Cathodoluminescence Study on Spatial Luminescence Properties of InN/GaN Multiple Quantum Wells Consisting of 1-Monolayer-Thick InN Wells/GaN Matrix

Spatially resolved luminescence properties of InN/GaN multiple quantum wells (MQWs) consisting of nominally one monolayer (1-ML)-thick InN QWs embedded in a GaN matrix are studied by cross-sectional and plan-view cathodoluminescence measurements. First it is confirmed that the dominant emission peaks observed at around 390 nm to 430 nm in the MQWs samples are attributed to the effects of inserting ∼1-ML-thick InN wells in the GaN matrix, resulting in efficient localization of GaN excitons at InN QWs. Furthermore, it is revealed that the detailed structure of the MQWs, such as the thickness distribution and interface sharpness, is very sensitive to the presence of surface defects such as hillocks around screw-component threading dislocations, resulting in different emission wavelengths/energies. This is because the epitaxy process for depositing such thin InN wells is seriously affected by the atomic-level surface structures/properties of the growth front. It will be concluded that it is necessary to use lower dislocation density GaN bulk templates to obtain much higher structural quality InN/GaN MQWs good enough for characterizing their optical properties.     

Ga_xIn_(1-x)P/AlGaInP多量子阱的吸收/反射光谱:多光束干涉的影响与消减

通过测量GaAs基GaxIn1-xP/AlGaInP多量子阱的光学吸收谱 ,揭示出采用吸收谱研究该量子阱系统所遭遇的困难 ,并判明吸收谱中高频振荡干扰的来源为多光束干涉 ,从而指出消减振荡干扰的有效途径在于降低量子阱样品的有效厚度 .提出了适用于反射光谱测量的样品结构 ,并在实验中观察到激子跃迁 .通过对反射谱进行导数操作 ,达到了准确测定激子跃迁能量的目的 ,为采用反射谱法研究该量子阱系统的光学特性提供了技术基础     

GaxIn1-xP/AlGaInP多量子阱的吸收/反射光谱:多光束干涉的影响与消减

通过测量GaAs基GaxIn1-xP/AlGaInP多量子阱的光学吸收谱,揭示出采用吸收谱研究该量子阱系统所遭遇的困难,并判明吸收谱中高频振荡干扰的来源为多光束干涉,从而指出消减振荡干扰的有效途径在于降低量子阱样品的有效厚度.提出了适用于反射光谱测量的样品结构,并在实验中观察到激子跃迁.通过对反射谱进行导数操作,达到了准确测定激子跃迁能量的目的,为采用反射谱法研究该量子阱系统的光学特性提供了技术基础.     

InGaN/GaN多量子阱电池的垒层结构优化及其光学特性调控

InGaN基量子阱作为太阳电池器件的有源区时,垒层厚度设计以及实际生长对其光学特性的影响极为重要.采用金属有机化学气相沉积(MOVCD)技术,在蓝宝石衬底上外延生长了垒层厚度较厚的InGaN/GaN多量子阱,使用高分辨X射线衍射和变温光致发光谱研究了垒层厚度对InGaN多量子阱太阳电池结构的界面质量、量子限制效应及其光学特性的影响.较厚垒层的InGaN/GaN多量子阱的周期重复性和界面品质较好,这可能与垒层较薄时对量子阱的生长影响有关.同时,厚垒层InGaN/GaN多量子阱的光致发光光谱峰位随温度升高呈现更为明显的“S”形(红移-蓝移-红移)变化,表现出更强的局域化程度和更高的内量子效率.     

红光GaInP/AlGaInP正方形微腔激光器

利用普通光刻和感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术制作了红光GaInP/AlGaInP正方形微腔激光器,光功率电流曲线表明,器件实现了200 K的低温激射。对边长为10μm、输出波导长为30μm的正方形微腔激光器,室温测量得到的纵模模式间距为1.3 nm,所对应的是由输出波导和正方形腔组成的F-P腔的F-P模式。采用二维时域有限差分法(FDTD),模拟研究了侧壁粗糙对正方形腔模式品质因子的影响。