多变量Si杂质诱导InGaAs/AlGaAs量子阱混杂研究

腔面光学灾变损伤是导致高功率量子阱半导体激光器阈值输出功率受限制的关键因素。通过量子阱混杂技术调整半导体激光器腔面局部区域处有源区材料的带隙宽度,形成对输出光透明的非吸收窗口,可提高激光器输出功率。本文基于InGaAs/AlGaAs高功率量子阱半导体激光器初级外延片,以外延Si单晶层作为扩散源,结合快速热退火方法开展了杂质诱导量子阱混杂研究。探索了介质层生长温度、介质层厚度、热处理温度、热处理时间等条件对混杂效果的影响。结果表明,50 nm的650℃低温外延Si介质层并结合875℃/90 s快速热退火处理可在保证光致发光谱的同时获得约57 nm的波长蓝移量。能谱测试发现,Si杂质扩散到初级外延片上的波导层是导致量子阱混杂效果显著的关键。

纳米氧化铝的晶型及粒度对其红外光谱的影响

利用硫酸铝铵热解法,通过控制焙烧温度,制备了不同晶型和粒度的纳米Al2O3。XRD物相分析表明,焙烧至900℃可得到纯-γAl2O3,1200℃发生相转变,生成-αAl2O3。用Scherrer公式计算得到了各样品的晶粒度。对所制备的纳米Al2O3的红外光谱进行了详细研究。结果表明,不同晶型的纳米Al2O3具有不同的红外光谱特征,因此,红外光谱可以作为一种定性判断Al2O3是否发生了相转变的辅助手段。实验中发现所制备的纳米Al2O3的红外光谱存在吸收峰的蓝移和宽化,对出现此现象的原因进行了分析讨论。最后,对纳米金属氧化物材料出现谱移现象的原因进行了归纳总结。

洋葱状富勒烯的拉曼散射

在直流电弧催化放电条件下制备纳米洋葱状富勒烯,对不同区域的产物进行SEM、HRTEM结构表征并分析其形貌,采用拉曼散射测试相应的散射光谱,与高取向石墨相比,讨论洋葱状富勒烯超微结构对拉曼光谱频移的影响,结果表明,洋葱状富勒烯存在于阴极产物中,且晶化程度高;由于洋葱状富勒烯的量子尺寸效应和直径的不均匀分布,产生蓝移现象,E2g模硬化7 cm-1.

纳米氧化物光谱特性及其相关机理的初步分析

纳米氧化物粉体与常规氧化物粉体相比呈现出吸收峰发生红移、蓝移等特异性能。初步研究表明,纳米颗粒尺寸越小,这些特异效应越明显,有关纳米氧化物光谱特性的研究已成为当前纳米材料研究的热点之一;然而,其光谱特性机理尚无统一解释。通过对波谱吸收机理和纳米材料特性的综合考察和分析,以及结合具体纳米氧化物材料的讨论,给出了导致蓝移、红移的主要因素。

针状纳米CaCO_3的红外光谱分析

对用液相法制备的纳米CaCO3粉末分别用XRD,TEM,IR进行了表征.实验发现,制备的纳米CaCO3呈针状,且分散性较好,为六角晶系的方解石结构.纳米CaCO3粉末的三个IR吸收峰均存在不同程度的蓝移,其中以1 437.3 cm-1处的C-O伸缩振动吸收峰最为明显,达30cm-1.同时,此吸收峰还出现了宽频带强吸收现象.文中对纳米CaCO3粉末红外光谱的变化情况进行了详细的分析讨论.

张应变GaInP量子阱结构变温光致发光特性

对张应变GaInP量子阱激光器材料结构开展变温光致发光特性的研究,实验中激光器有源区为9nm Ga0.575In0.425P量子阱结构,采用N离子注入并结合730℃下的快速热退火处理来诱导有源区发生量子阱混杂.变温(10K～300K)光致发光特性研究表明:300K时,只进行快速热退火或者N离子注入的样品不发生峰值波长蓝移,N离子注入后样品在退火时发生波长蓝移,且蓝移量随退火时间的增加而增加;低温条件时,不同样品的光致发光特性差别较大,光致发光谱既有单峰,也有双峰,分析认为双峰中的短波长发光峰为本征激子的复合,长波长发光峰是由于有序区域中的电子与无序区域中的空穴复合引起.本研究可为半导体激光器长期工作可靠性和材料低温特性的相互关系提供一种新的研究思路.

光子晶体光纤中超连续谱产生的蓝移光谱分析

以理论和实验相结合的方法对光子晶体光纤中超连续谱产生的蓝移光谱进行了研究.实验研究了超连续谱蓝移光谱随入射激光的功率的变化,着重分析了光谱在短波方向展宽的机制.结果表明:在入射激光功率较低的情况下,利用包含色散、自相位调制、自变陡及脉冲内拉曼散射效应的非线性薛定谔方程可以准确地分析光谱的展宽情况,理论和实验结果一致;但是,当功率较高时,光谱展宽的蓝移部分理论和实验结果出现差别.因此,在理论和实验的基础上讨论了四波混频及交叉相位调制效应对超连续谱产生的影响,从而为超连续谱在短波方向的展宽提供了很好的实验和理论依据.

半导体量子点的电子结构与其吸收峰波长的移动

半导体量子点一直是材料物理研究的热点,澄清其光吸收的物理机制至关重要。本文从半导体量子点的奇异电子特性和紫外可见吸收光谱原理出发探讨了影响其吸收峰位变化的原因以及凝聚态理论在该方面的研究进展,期望它们在今后的试验工作中能提供定性或定量的理论指导。

多孔硅荧光谱双峰结构的研究

采用阳极腐蚀法制备了多孔硅 (PS) ,用原子力显微镜 (AFM)照片对其表面和结构做了分析 ,观察到多孔硅纳米尺寸的微结构 ;并进行了多孔硅层 (PSL )的光致发光谱 (PL)测量 ,观察到PL谱峰的”蓝移”和双峰现象 ,符合量子尺寸效应和发光中心理论 。

远红外Ge-Te-Ⅰ高卤硫系玻璃的制备及其光学性能的研究

为获得高质量的远红外硫系玻璃,采用传统的真空熔融淬冷法配合真空低温固化技术制备了高卤素含量的Te硫系玻璃(卤素Imax=40at.%),并分析了该系列Ge20Te80-xIx(x=10、15、20、25、30、35、40)硫卤玻璃样品.采用分光光度计和傅里叶红外光谱仪等光学仪器分析该玻璃的可见/近红外吸收光谱和红外透射光谱等频谱性质,利用Raman光谱仪和X射线衍射仪分析了玻璃的内部微观结构.研究表明,随着卤素I元素的增加,可见/近红外吸收光谱的短波截止边持续发生蓝移,光学带隙持续增大,从近红外的1μm一直到远红外波长25μm都保持透光性;Ge20Te65I15玻璃的转变温度最大,在138℃附近,其红外透过率最高,达到50%.

聚合膜/无机膜异质结电致发光机理研究

针对聚合物电致发光材料缺乏可用的电子型聚合物半导体材料的现状 ,采用无机电子型半导体材料 Zn O∶Zn与空穴型聚合物材料 PDDOPV[poly(2 ,5 - bis(dodecyloxy) - phenylenevinylene) ]成功制备了结构为 ITO/PDDOPV/Zn O∶ Zn/Al的异质结双层器件。异质结器件的发光效率与单层器件 P的发光效率的比值在电压为 8V时达到最高值38.6倍 ,此时异质结器件的亮度是器件 P的 19.4倍 ,异质结的电流是单层器件的 0 .5倍。结果表明 ,Zn O∶ Zn薄膜的插入 ,确实能够起到输运电子和阻挡空穴从而降低器件电流水平 ,提高器件发光效率的作用。而且 ,聚合物膜 /无机膜异质结器件的发光颜色是随着电压的增加而蓝移的。研究认为有可能是形成了新的发光基团。

波长可调谐聚合膜/无机膜异质结电致发光

针对聚合物电致发光材料缺乏可用的电子型聚合物半导体材料的现状 ,采用无机电子型半导体材料 Zn O∶Zn与空穴型聚合物材料 PDDOPV [poly (2 ,5 - bis (dodecyloxy) - phenylenevinylene) ]成功制备了结构为 ITO/PDDOPV/Zn O∶ Zn/Al的异质结双层器件 .异质结器件的发光效率与亮度较单层器件提高 1个数量级以上 .该异质结器件的发光颜色是随着电压的增加而蓝移的 ,其光致发光光谱也随着激发波长的改变而改变 ,可能形成了新的发光基团 .

InGaAs/InGaAsP量子阱激光器材料带隙蓝移研究

为了在光开关器件的制作中实现低传输损耗的光波导 ,对InGaAs/InGaAsP分别限制异质结多量子阱 (SCH MQW )激光器结构进行了一系列带隙蓝移实验 .将能量 12MeV、注量 15×10 13cm- 2 的P+注入到实验样品后 ,在 70 0℃下快速热退火 90s.发现光致发光谱的峰值位置发生蓝移 989nm .蓝移量随着注入能量和注量的增大而增大 ,并且能量比注量对蓝移的影响更大 .

纳米材料光谱特性及其相关机理的初步分析

纳米材料与常规常规材料相比呈现出吸收峰红移、蓝移等特异性能;初步研究表明,纳米颗粒尺寸越小,这些特异效应越明显,有关纳米材料光谱特性的研究已成为当前纳米材料研究的热点之一;然而,其光谱特性机理尚无统一解释;通过对波谱吸收机理和纳米材料特性的综合考察和分析,以及结合具体纳米材料的讨论,给出了导致蓝移、红移的主要因素。

染料Rh6G在多孔氧化铝纳米孔中的光致发光

在0.3mol/L草酸中采用阳极氧化法制备了多孔氧化铝纳米材料,原子力显微镜观测孔径约为55nm.利用物理吸附,在纳米孔中填入有机荧光分子Rh6G,与溶液中的发光现象相比,Rh6G的光谱发生了蓝移,表明有机分子填入高度有序的AAO纳米孔中时,有机分子的聚集形式发生改变,纳米孔中Rh6G的发光接近于单分子发光行为.

纳米SrTiO_3的光声光谱

采用不同的灵敏度分段对纳米SrTiO3的光声光谱进行了测定,结果表明纳米SrTiO3的光学吸收边比单晶和薄膜有大于0.1eV的蓝移.10nm的样品蓝移量超过0.2eV.运用缺陷能级之间的电子跃迁解释了光声光谱中出现的吸收峰;运用尺寸效应解释了光学吸收边蓝移的原因.

有机无机复合膜发光器件的研究

针对聚合物电致发光(EL)材料缺乏可用的电子型聚合物半导体材料的现状,采用无机电子型半导体材料ZnO:Zn与空穴型聚合物材料poly(2,5-bis(dodecyloxy)-phenylenevinylene)(PDDOPV)成功制备了结构为ITO/PDDOPV/ZnO:Zn/Al的有机/无机复合膜双层器件。复合膜器件的发光效率与亮度比单层器件提高了1个数量级以上,而复合膜的电流是单层器件的0.5倍。而且,聚合物/无机物复合膜器件的发光颜色随电压的增加而蓝移,其光致发光(PL)光谱也随激发波长的改变而改变,有可能形成了新的发光基团。

用离子注入的方法实现InGaAs/InGaAsP激光器材料的量子阱混合

为了在光开关器件的局部区域实现量子阱混合，选用1～2MeV、1×1013～5×1013cm－2的P＋离子注入到InGaAs/InGaAsP分别限制多量子阱（SCH－MQW）激光器结构，在700oC下快速热退火90s。发现光致发光谱的峰值位置发生蓝移9～89nm。蓝移的大小随着注入能量和剂量的增大而增大，并且能量比剂量对蓝移的影响更大。

多变量离子注入型量子阱混杂效应

为实现InP基单片集成光电子器件和系统,对InGaAsP/InGaAsP分别限制异质结多量子阱激光器结构展开量子阱混杂(QWI)技术研究。在不同能量P离子注入、不同快速热退火(RTA)条件以及循环退火下,研究了有源区量子阱混杂技术,实验结果采用光致发光(PL)谱进行表征。实验结果表明:在不同变量下皆可获得量子阱混杂效果,其中退火温度影响最为显著,且循环退火可进一步提高量子阱混杂效果;PL谱蓝移随着退火温度、退火时间和注入能量的增大而增大,退火温度对蓝移的影响最大,在注入剂量为1×10^14 ion/cm2,注入能量为600keV,750℃二次退火150s时获得最大蓝移量116nm。研究结果为未来基于QWI技术设计和制备单片集成光电子器件和系统奠定了基础。