δ-掺杂Be受主GaAs/AlAs多量子阱的空穴共振隧穿（英文）

三个具有不同量子阱宽度的GaAs/AlAs多量子阱结构样品通过分子束外延生长设备生长在半绝缘的(100)p-型GaAs衬底上,并且在量子阱层结构的生长过程中,在GaAs阱层中央进行了Be受主的δ-掺杂。基于这3个结构样品,通过光刻技术和半导体加工工艺制备了相应的两端器件。在4~200 K的温度范围内,我们分别测量了器件的电流-电压特征曲线,清楚地观察到了重、轻空穴通过δ-掺杂Be受主GaAs/AlAs多量子阱结构的共振隧穿现象。发现随着GaAs量子阱层宽的逐渐减小,轻空穴的共振隧穿峰向着高电压方向移动,这个结果和通过AlAs/GaAs/AlAs双势垒结构模型计算的结果是一致的。然而,随着测量温度的进一步升高,两个轻空穴共振峰都朝着低电压的方向移动,并且在150 K温度下,其中一个共振遂穿峰表现为一种振动模式。

δ-掺杂受主的扩散对GaAs/AlAs量子阱子带的影响（英文）

在15 nm GaAs/5 nm AlAs单量子阱的GaAs阱层中间,分别进行不同浓度剂量的铍受主的δ-掺杂。铍受主在量子阱层中的扩散浓度分布,由扩散方程数值解出。高温下扩散在GaAs阱层中的Be受主将发生电离,成为带负电荷的受主离子,同时也向量子阱价带的子带中引入空穴。带负电荷的扩散受主离子和价带子带中的空穴,它们都是带电粒子在GaAs阱层中按库伦定律激发电场。相比较而言,对于无掺杂同结构量子阱,在空穴的薛定谔中增加了一个额外的微扰势,从而使无掺杂的量子阱价带的子带有所改变。在有效质量和包络函数近似下,通过循环迭代方法,数值求解了既满足薛定谔方程又满足泊松方程的空穴波函数,找出了自洽、收敛的空穴子带的能量本征值。计算发现考虑到这种额外微扰势,重空穴基态子带hh的能量有一个电子伏特变化,并且随着掺杂受主剂量的增加,重空穴基态子带hh向着价带顶红移,计算结果与实验测量符合得很好。

GaAs/AlAs量子阱中受主束缚能和光致发光

从实验和理论上，研究了量子限制效应对GaAs／AlAs多量子阱中受主对重空穴束缚能的影响。实验中所用的样品是通过分子束外延生长的一系列GaAs／AlAs多量子阱，量子阱宽度为3—20nm，并且在量子阱中央进行了浅受主Be原子的δ-掺杂。在4，20，40，80，120K不同温度下，分别对上述样品进行了光致发光谱测量，观察到了受主束缚激子从基态到激发态的两空穴跃迁，并且从实验上测得了在不同量子阱宽度下受主的束缚能。理论上应用量子力学中的变分原理，数值计算了受主对重空穴束缚能随量子阱宽度的变化关系，比较发现，理论计算和实验结果符合地较好。

δ-搀杂GaAs/AlAs多量子阱中铍受主远红外吸收研究

报道了在GaAs中均匀搀杂和一系列GaAs/AlAs多量子阱中δ-搀杂浅受主杂质铍(Be)原子带内跃迁的远红外吸收研究.在4.2K温度下实验测量的远红外吸收谱中清楚地观察到了三条主要的浅受主带内跃迁吸收线,它们分别来源于铍受主基态到它的三个奇宇称激发态的跃迁.应用变分原理,我们计算了量子限制铍受主2p激发态到1s基态跃迁能量随量子阱宽度的变化关系.通过比较发现,2pz→1s跃迁能量理论计算符合类-D吸收线的实验结果.

量子限制效应对限制在多量子阱中受主束缚能的影响

从实验和理论上,研究了量子限制效应对限制在GaAs/AlAs多量子阱中受主对重空穴束缚能的影响.实验中所用的样品是通过分子束外延技术生长的一系列GaAs/AlAs多量子阱,量子阱宽度从3nm到20nm,并且在量子阱中央进行了浅受主铍(Be)原子的δ掺杂.在4,20,40,80和120K不同温度下,分别对上述系列样品进行了光致发光谱(PL)的测量,清楚地观察到了受主束缚激子从1s3/2(Γ6)基态到同种宇称2s3/2(Γ6)激发态的两空穴跃迁,并且从实验上测得了在不同量子阱宽度下受主的束缚能.理论上应用量子力学中的变分原理,数值计算了受主对重空穴束缚能随量子阱宽度的变化关系,比较发现理论计算和实验结果符合较好.

量子限制效应对受主跃迁的影响

通过光致发光光谱,研究了量子限制效应对GaAs体材料中均匀掺杂和一系列GaAs/AlAs多量子阱(阱宽范围从30(?)到200(?))中δ-掺杂浅受主杂质铍(Be)原子带间跃迁的影响。实验中所用的样品是利用分子束外延技术生长的均匀掺Be受主的GaAs外延层和一系列在量子阱的中央进行了浅受主Be原子δ-掺杂的GaAs/AlAs多量子阱。在4.2K的低温下,测量了上述样品的光致发光谱,很清楚地观察到了受主束缚激子从基态1S_(3/2)(Γ_6)到两个激发态2S_(3/2)(Γ_6)和3S_(3/2)(Γ_6)的双空穴跃迁。研究发现,随着量子限制效应的增强,受主跃迁能量会增加。对量子限制效应调节受主杂质间跃迁能量的研究,进一步增强了对受主能态可调性的认识,为太赫兹远红外发光器或激光器的研发提供了一种新的途径。

量子限制受主远红外电致发光器件的制备与测量

采用分子束外延技术生长GaAs/AlAs三量子阱,并在中间的GaAs阱中δ-掺杂浅受主杂质Be原子,制作出量子限制受主远红外Teraherz原型电致发光器件.实验上测量得到4.5K时器件的电致发光谱(EL)和电传输特性(I-V曲线).在EL发射谱中清楚地观察到222cm-1处宽的尖峰,这来源于Be受主奇宇称激发态到其基态的辐射跃迁,而非辐射弛豫过程则使发射谱的信号很弱.另外在I-V曲线中0.72和1.86V的位置出现两个共振隧道贯穿现象,分别对应于中间δ-掺杂量子阱受主能级1s3/2(Γ6+Γ7)到左边非掺GaAs量子阱中HH带,及右边非掺杂GaAs量子阱中HH重空穴带到中间掺杂GaAs量子阱中Be受主杂质原子奇宇称激发态2p5/2(Γ6+Γ7)能级的共振隧穿.