自组装半导体量子点的电子学性质研究进展

自组装半导体量子点是人工设计、生长的一种具有量子尺寸效应、量子干涉效应、表面效应、量子隧穿和Coulumb阻塞效应以及非线性光学效应的新型功能材料.由于其具有晶体缺陷少、材料制备工艺相对简单等优点而在未来纳米电子器件的研制中有重要的应用价值.本文按照纵向输运、横向输运、电荷存储的顺序,扼要评述了自组装半导体量子点电子学性质的最新研究进展,并对目前存在的问题和发展前景作了分析.

自组装半导体量子点在纳米电子器件中的应用

随着微电子工艺逐渐逼近其物理极限,具有量子特性的纳米电子器件的研制被提上日程。自组装半导体量子点由于缺陷少、生长技术成熟和具有δ函数形式的能态密度等优点而被广泛用于纳米电子器件制备中。本文按纵向输运器件、横向输运器件的分类扼要评述了该领域的最新进展,并对待解决的问题和发展前景作了分析。

单量子点的发光与应用

由于量子限制效应,自组装半导体单量子点具有类似于原子的分立能级,可实现高不可分辨、高亮度和高纯度的单光子发射,其多种激子态能够产生不同偏振模式的光子。而光学微纳结构是调控量子点发光性质的有效手段,当单个量子点与光学微腔发生弱耦合时,Purcell效应将大大提高量子点作为单光子源或纠缠光子对源的性能。同时,量子点与光学微腔的强耦合系统可以作为量子光学网络中的量子节点,以及用于研究单光子水平的光学非线性效应。利用量子点与光学波导的耦合可实现固态量子比特和飞行光子比特的相干转换,以及高效的信息处理与传输,由此构建可靠的片上光学网络。此外,单量子点还具有可操控的自旋态,可作为量子比特的载体。考虑到量子点器件的制备过程易与成熟的半导体技术相结合,基于量子点的器件设计具有良好的可扩展性和集成化潜力。

Ga_xIn_(1-x)P缓冲层组分对InP自组装形貌影响的研究

应用缓冲层对自组装结构的作用能Er 和自组装结构表面能Es 的协同作用分析了InP自组装结构在GaxIn1 -xP缓冲层表面的形貌变化 .计算发现缓冲层组分影响自组装结构的形貌 .随着缓冲层与InP自组装结构之间应力的增加 ,InP岛倾向于拉长 .理论计算还发现随着自组装结构体积的增大 ,自组装结构也随之拉长 .而且缓冲层的参数决定了自组装结构最小能量状态时的体积大小 .应用金属有机物化学气相沉积技术在GaAs衬底上生长了不同的InP GaInP体系 ,并对实验得到的自组装体系形貌进行了分析 .实验结果证实了以上的理论分析 .