1.55μm波长发光的自组织InAs量子点生长

通过引入较长停顿时间 ,采用分子束外延循环生长方法在 35 0℃低温获得了一种横向聚合的InAs自组织量子点 ,在荧光光谱中观察到 1.5 5 μm波长的发光峰 .通过AFM和PL谱的联合研究 ,表明此低温循环生长方法有利于在长波长发光的量子点的形成 .

GaAs基1.55微米自组织InAs量子点材料生长研究进展

光纤通讯用GaAs基高性能1.55微米量子点激光器引起了人们的广泛关注。然而,由较大晶格失配引起的应变、位错等缺陷,导致GaAs基InAs量子点材料的光增益严重降低。目前利用低温外延生长,InGaAs或AlGaAsSb缓冲层,GaAsSb盖层,高In组分InGaAs应变减小层技术,以及引入Sb元素,能拓展InAs量子点的发光波长至1.55微米,然而量子点表面和界面缺陷导致发光特性严重变差。Sb对InAs量子点材料的缺陷、面密度、均匀性及光学特性均有影响。

(113)B和(100)面InAs/GaAs量子点光致发光光谱特性研究

利用分子束外延技术在(100)和(113)B GaAs衬底上进行了有/无AlAs盖帽层量子点的生长,测量了其在4~100 K温度区间的PL光谱。通过对PL光谱的积分强度、峰值能量和半高宽进行分析进而研究载流子的热传输特性。无AlAs盖帽层的(113)B面量子点的PL光谱的热淬灭现象可以由载流子极易从量子点向浸润层逃逸来解释。然而,有AlAs盖帽层的(113)B量子点的PL热淬灭主要是由于载流子进入了量子点与势垒或者浸润层界面中的非辐射中心引起的。并且其PL的温度依存性与利用Varshni定律计算的体材料InAs的温度依存性吻合很好,表明载流子通过浸润层进行传输受到了抑制,由于AlAs引起的相分离机制(113)B量子点的浸润层已经消失或者减小了。(100)面有AlAs盖帽层的PL半高宽的温度依存性与无AlAs盖帽层的量子点大致相同,表明在相同外延条件下相分离机制在(100)面上不如(113)B面显著。

InP(001)基衬底上自组织生长InAs量子点(线)的光学性质研究

在InP(001)基衬底上用分子束外延方法生长InAs纳米结构材料,通过衬底的旋转与否及混合生长模式,得到了两种InAs量子点和量子线,并研究了量子点、线的光学性质。结果表明,两种方式都可生长出较强发光的量子点(线);由量子点排列构成的量子线的光致发光光谱呈现出多峰结构,分析和理论计算表明这是InAs量子线上各量子点在垂直方向上不同高度分布和非连续性而造成的。

自组织生长多层垂直耦合InAs量子点的研究

本文报道了关于InAs／GaAs自组织生长多层垂直耦合量子点的研究结果．透射电子显微镜测量显示多层量子点在生长方向上成串排列，有些量子串会发生融和．还有些量子串生长不完全，也就是说包含的量子点个数少于InAs层数，并由此导致多层耦含量子点的光致发光谱具有高能带尾．

InAs自组织量子点(线)的制备和表征

在InP（001）基衬底上用分子束外延方法生长了InAs纳米结构材料,通过改变生长方式,得到了InAs量子点和量子线.根据扫描电镜和透射电镜观测结果的分析,认为衬底旋转时浸润层三角形状的台阶为InAs量子线的成核提供了优先条件,停止衬底旋转时InAlAs缓冲层沿[110]方向分布的台阶促使InAs优先形成量子点.讨论了量子点和量子线的形成机理.

不同厚度GaAs覆盖层对自组织生长InAs量子点退火效应的影响

本文利用光致发光测量了不同厚度GaAs覆盖层对自组织生长InAs量子点退火效应的影响．退火使量子点发光峰蓝移，发光强度减弱．深埋的量子点承受更大的应变，应变使退火引起的互扩散加强．GaAs盖层越厚，量干点的互扩散越明显，发光峰蓝移越显著，并由此导致了发光峰半高宽的不同变化．

自组织生长单层InAs量子点结构中浸润层与量子点发光的时间分辨谱研究

在GaAs(100)的衬底上,采用MBE自组织方法生长了单层层厚分别为2和2.5 ML,的InAs层。通过原子力显微镜(AFM)观察,证实已在InAs层中形成量子点.采用光致发光谱及时间分辨谱对InAs量子点及浸润层开展研究和对比,分析了单层InAs量子点和浸润层中的载流子迁移过程,较好地解释了实验结果.

杂质Si对InAs自组织量子点均匀性的影响

研究了较低掺杂浓度时InAs量子点中直接掺杂Si对其发光特性的影响.光致发光谱(PL)的测量表明,与未掺杂样品相比,掺杂样品发光峰稍微蓝移,同时伴随着发光峰谱线明显变窄.该结果表明,在生长InAs层时直接掺杂,有利于形成大小分布更均匀的小量子点.该研究对InAs自组织量子点在器件应用方面有一定的意义.

InAs/GaAs自组织量子点激发态的激射

将覆盖层引入生长停顿的量子点结构作为激光器有源区来研究量子点激光器受激发射机制 .由于强烈的能带填充效应 ,光致发光谱和电致发光谱中观察到对应于量子点激发态跃迁的谱峰 ,大激发时其强度超过基态跃迁对应的谱峰 .最后激发态跃迁达到阈值条件 ,激射能量比结构相似但不含量子点的激光器低 。

分子束外延生长的InAs/GaAs自组织量子点发光特性

研究了分子束外延生长的覆盖了1nm的InxAl1 xAs(x=0. 2, 0. 3 )和3nm的In0. 2Ga0. 8As复合应力缓冲层InAs/GaAs自组织量子点(QD)光致发光(PL)特性。加InAlAs层后PL谱红移到1. 33μm,室温下基态和第一激发态间的跃迁能级差增加到86meV。高In组份的InAlAs有利于获得较长波长和较窄的半高宽(FWHM)。对于覆盖复合应力缓冲层的QD不会使波长和FWHM发生显著变化,但可以使基态和第一激发态间的能级差进一步增大。这些结果归因于InAlAs能够有效的抑制In的偏析,减少应力,使QD保持较高的高度。同时,由于InAlAs具有较高的限制势垒,可以增加基态和第一激发态间的能级差。

量子阱中InAs/In_(1-x)Ga_xAs自组织量子点的电子结构

采用有效质量近似和绝热近似 ,计算了量子阱中InAs/In1-xGaxAs自组织量子点 (点在阱中 ,DWELL)的电子结构和光学性质 .结果表明 ,电子能级随受限势的增大而升高 ,并随着量子点的尺寸的增大而降低 ,而且量子阱的宽度和量子点浸润层的厚度增加也会导致能级有所降低 .

自组织InAs/GaAs量子点的X射线双晶衍射研究

用X射线双晶衍射方法测定了自组织生长的InAs GaAs量子点的摇摆曲线 ,根据Takagi Taupin方程对曲线进行了拟合。在考虑量子点层晶格失配的情况下 ,理论曲线和实验曲线符合得很好 ,从而确定了量子点垂直样品表面的失配度 ,约为 4～ 6 % ,这与宏观连续体弹性理论的预测相近。结合电镜。

In_(0.2)Ga_(0.8)As-GaAs复合应力缓冲层上的1.3μm InAs/GaAs自组织量子点

用光荧光谱和原子力显微镜测试技术系统研究了在2 nm In0.2Ga0.8As和xML GaAs的复合应力缓冲层上生长的InAs/GaAs自组织量子点的发光特性和表面形貌.采用In0.2Ga0.8As与薄层GaAs复合的应力缓冲层,由于减少了晶格失配度致使量子点密度从约1.7×109cm-2显著增加到约3.8×109cm-2.同时,复合层也有利于提高量子点中In的组份,使量子点的高宽比增加,促进量子点发光峰红移.对于x=10 ML的样品室温下基态发光峰达到1350 nm.

自组织生长InAs量子点发光的温度特性

本文报道ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ自组织生长量子点结构中发光的温度特性．在１２～１５０Ｋ温度范围内，实验测得的ＩｎＡｓ激子发光能量随温度增加明显红移，其红移速率远大于ＩｎＡｓ带隙的温度关系，而光谱宽度则明显减小．这些结果表明ＩｎＡｓ量子点结构是一种强耦合系统，局域在ＩｎＡｓ量子点中的载流子波函数会相互交途、相互贯穿，从而增强了载流子的弛豫过程．

InAs自组织生长量子点的空穴俘获势垒

成功地用深能级瞬态谱（ＤＬＩＳ）研究了ｐ 型ＩｎＡｓ 自组织生长的量子点的电学性质，测得２．５ 原子层ＩｎＡｓ 量子点空穴基态能级在ＧａＡｓ 价带底上约０．０９ｅＶ，该量子点在荷电状态发生变化时需要克服一个势垒，俘获势垒高度为０．２６ｅＶ．本工作首次利用ＤＬＴＳ测定了量子点空穴的基态能级和俘获势垒。

自组织生长InAs量子点的发光性质研究

通过对加InGaAs覆盖层的InAs自组织生长量子点的变温光致发光谱以及时间分辨谱的研究,发现低温下量子点的发光强度和光生载流子的寿命不变;中间温度区载流子寿命随温度升高而变大;更高温度时,发光强度和载流子寿命均随温度升高而快速下降.

InAs自组织生长量子点超晶格的电学性质

我们利用深能级瞬态谱（ＤＬＴＳ）研究了一系列ＩｎＡｓ自组织生长的量子点超晶格样品，确认样品中存在体ＧａＡｓ缺陷能级ＥＬ２和ＩｎＡｓ量子点电子基态能级．测得１．７和２．５原子层ＩｎＡｓ量子点电子基态能级相对于ＧａＡｓ的导带底分别为１００ｍｅＶ和２１０ｍｅＶ，量子点电子基态的俘获势垒分别为０．４８ｅＶ和０．３０ｅＶ．

1.3微米发光自组织InAs/GaAs量子点的电致发光研究

用优化的MBE参数生长了 1.3μm发光的InAs/GaAs量子点材料 ,并制成发光二极管 ,对不同温度和有源区长度下样品的电致发光谱进行了细致的研究。观察到两个明显的电致发光峰 ,分别对应于量子点基态和激发态的辐射复合发光。实验表明 ,由于能态填充效应的影响 ,适当增大量子点发光器件有源区长度 ,更有利于获得基态的光发射。这个结果提供了一种控制和调节InAs/GaAs量子点发光二极管和激光器的工作波长的方法。

InAs自组织生长量子点的电子俘获势垒

成功地用深能级瞬态谱（ＤＬＴＳ）研究了ＩｎＡｓ自组织生长的量子点电学性质，获得２．５原子层ＩｎＡｓ量子点电子基态能级在ＧａＡｓ导带底下约０．１３ｅＶ，该量子点在荷电状态发生变化时伴随有晶格弛豫，对应俘获势垒为０．３２ｅＶ．本工作也证明可以把量子点类比深中心进行研究．