用于自然原子共振的应力量子调控自组装量子点单光子源

针对量子存储应用中自组装量子点发射的光子与自然原子系综波长匹配难的问题,通过金-金热压键合技术将含有量子点的纳米薄膜与压电陶瓷进行集成,制作了应力调控的能量可调量子点单光子源,实验上分别实现了对可见光波段镓砷/铝镓砷量子点和近红外波段铟镓砷/镓砷量子点单光子量子比特在9.1meV和4.2meV范围内的宽谱调控.不仅如此,应用应力量子调控技术成功将镓砷/铝镓砷量子点的发光波长调节至铷-87自然原子的D2能级跃迁波长(780nm),以及将铟镓砷/镓砷量子点的发光波长调节至钒酸钇晶体中掺杂的钕离子的4I9/2→4F3/2跃迁吸收峰共振(879.7nm).该结果为实现基于半导体量子点和自然原子系综的量子存储器提供了一种强有力的调控技术.

CdSe/ZnSe自组装量子点中非线性系数随着温度的规律性变化(英文)

研究了在CdSe/ZnSe自组装量子点中CdSe量子点的发光随着激发光强度变化的特性。发现当激发强度(I)变化3个数量级的时候,量子点发光的峰位、峰形都没有发生明显的变化。通过公式L∝Ik(其中I是激发光强度,L是量子点发光强度,k是非线性系数)得到非线性系数k值。实验结果表明:在温度由21 K升高到300 K的过程中,k值随温度变化可以分为3个区域:当温度低于120 K时,k值接近于1;然后,随着温度升高,k值慢慢变小;最后,随温度进一步升高,k值由200 K时的0.946迅速减少到0.870。结合发光随温度变化的实验结果,确认在120 K以下发光主要来源于束缚激子复合。在温度由200 K升高到300 K的过程中,非线性系数的单调减小主要归因于随着温度的升高,发光部分来自于由自由电子或空穴到束缚态能级(FB)的复合。进一步通过分析量子点发光的积分强度随着温度的变化的实验结果,发现发光强度随温度升高而减弱的主要原因是材料中的缺陷或者位错等提供非辐射渠道。

InP衬底上LP-MOCVD生长InAs自组装量子点

报道利用低压金属有机化学气相沉积（LP－MOCVD）技术在（001）InP衬底上生长InAs自组装量子点的结果，用光致发光技术观察到较强的室温光荧光谱，其峰值波长约为1603um，分布在1300um^1700um范围内。

InAs/GaAs/InP及InAs/InP自组装量子点室温PL谱的研究

用五带 k· p模型计算 In As/ Ga As/ In P及 In As/ In P的室温 PL谱的能级分布 ,分析PL谱峰值 .发现 Ga As的张应变层影响 PL峰值位置 ,与 In As/ In P量子点相比 ,In As/Ga As/ In P量子点 PL谱峰值有明显红移 。

应变自组装InAs／GaAs量子点材料与器件光学性质研究

采用MBE技术生长应变自组装InAs／GaAs量子点微结构材料，以这种纳米尺度微结构材料作有源层制备出激光二极管，研究了材料的光致发光和器件电致发光的特性，条宽为100μm、腔长为1.6mm，腔面未经镀膜的量子点激光二极管，室温下最大光功率输出为2．74W。

InAs/GaAs自组装量子点结构的能带不连续量

为确定异质结界面带阶,结合光致发光(PL)谱和深能级瞬态谱(DLTS)测量结果,利用有效质量近似理论,计算得到了InAs/GaAs自组装量子点结构的能带不连续量,其中导带不连续量ΔEc=0.97eV,价带不连续量ΔEv=0.14eV。

含InAs自组装量子点肖特基二极管的关联放电效应

制作了含自组织量子点的金属 半导体 金属双肖特基势垒器件 ,研究了器件的电流输运特性 .在量子点充放电造成的电流迟滞回路的基础上 ,观察到了电压扫描过程中的电流由低态到高态的跳跃现象 .这种电流跳跃来源于充电量子点的关联放电效应 .根据量子点系统的哈密顿量 ,分析了充电量子点关联放电的原因 .这种关联放电效应起源于量子点与 2DEG的相互作用 ,当一个量子点放电时通过量子点和 2DEG电流的变化会影响其他的量子点 ,从而促使其放电 。

InAs自组装量子点GaAs肖特基二极管中的电流输运特性

设计了含有InAs自组装量子点 (SAQDs)的新型金属 半导体 金属隧穿结构 ,研究了其直流输运特性 ,观察到了电流迟滞回路现象 .这种回路现象是由于紧邻金属肖特基接触的量子点充电和放电引起的 ,也可以说是由外加电压控制的量子点的单电子过程引起的 .分析了量子点总体的充放电特性 ,量子点中电子在高电场下隧穿出量子点的概率变化决定了量子点的放电过程 ,而充电过程是由流过量子点层的二极管正向电流决定 .理论拟合结果显示充电过程主要由于量子点基态能级俘获电子照成的 ,激发态对量子点充放电过程只有微弱影响 .

应变自组装量子点材料与量子点激光器

半导体应变自组装外延生长量子点结构是目前最有前途的量子点制备方法。本文简要叙述了半导体量子点结构的基本原理、制备和应用,讨论了改善量子点激光器性能的关键问题及进一步发展的趋势。

InAs自组装量子点GaAs肖特基二级管的电学特性研究

分析研究了GaAs InAs自组装量子点的电输运性质 ,通过对实验数据的分析 ,讨论了Schottky势垒对InAs量子点器件的影响和I V曲线中迟滞回路以及电导曲线中台阶结构产生的原因 .迟滞回路和台阶的出现与电场中量子点的充放电过程相关 :迟滞回路反映了量子点充电后对载流子的库仑作用 ,而电导台阶则反映了量子点因共振隧穿的放电现象 .

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.

InGaAs/GaAs量子阱中自组装InAs量子点的光学性质

在InGaAs/GaAs量子阱中生长了两组InAs量子点样品,用扫描电子显微镜(SEM)测量发现,量子点呈棱状结构,而不是通常的金字塔结构,这是由多层结构的应力传递及InGaAs应变层的各向异性引起的。采用变温光致发光谱(TDPL)和时间分辨谱(TRPL)研究了其光致发光稳态和瞬态特性。研究发现,InGaAs量子阱层可以有效地缓冲InAs量子点中的应变,提高量子点的生长质量,可以在室温下探测到较强的发光峰。在量子阱中生长量子点可以获得室温下1 318 nm的发光,并且使其PL谱的半高宽减小到25 meV。

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。

薄膜和量子点的外延生长(英文)

首先简短地综述了人们关于外延薄膜材料层状(layer-by-layer)生长机制的认识;给出了作者关于自组装量子点外延生长过程的评价和观点,强调了量子点自组装生长过程的复杂性和非线性性质。在对已经发表过的实验数据进一步分析的基础上,作者对一个量子点自组装生长形成所需要的时间作了一个估算,说明这是一个非常快的过程(<10-4s)。最后,作者提出了一个理解量子点自组装生长过程机制的模型。

InAs/GaAs多层堆垛量子点激光器的激射特性

利用固态源分子束外延技术,按S-K模式生长出五层堆垛InAs/GaAs量子点(QD)微结构材料.用这种QD材料制成的激光器,内光学损耗为2.1cm-1,透明电流密度为15士10 A/cm2.对于条宽100μm,腔长2.4mm的激光器(腔面未经镀膜处理),室温下基态激射的波长为1.08μm,阈值电流密度为144A/cm2,连续波光功率输出达2.67W(双面),外量子效率为63%,特征温度为320K.研究了QD激光器翟激射特性,并对结果作了讨论.

InAs/GaAs系列量子点研究

为了获得波长长、均匀性好和发光效率高的量子点,采用分子束外延(MBE)技术和S-K应变自组装模式,在GaAs(100)衬底上研究生长了三种InAs量子点。采用MBE配备的RHEED确定了工艺参数:As压维持在1.33×10-5Pa;InAs量子点和In0.2Ga0.8As的生长温度为500℃;565℃生长50nmGaAs覆盖层。生长了垂直耦合量子点(InAs1.8ML/GaAs5nm/InAs1.8ML)、阱内量子点(In0.2Ga0.8As5nm/InAs2.4ML/In0.2Ga0.8As5nm)和柱状岛量子点(InAs分别生长1.9、1.7、1.5ML,停顿20s后,生长间隔层GaAs2nm)。测得对应的室温光致发光(PL)谱峰值波长分别为1.038、1.201、1.087μm,半峰宽为119.6、128.0、72.2nm、相对发光强度为0.034、0.153、0.29。根据PL谱的峰位、半峰宽和相对发光强与量子点波长、均匀性和发光效率的对应关系,可知量子点波长有不同程度的增加、均匀性越来越好、发光效率显著增强。

GaAs层引入InAs/Inp量子点有序生长机制的研究

本文对张应变 Ga As层引入使 In As/ Inp量子点有序化排列的机制进行了分析 .为提高 In As/ Inp自组装量子点特性提供了理论依据 .

温度对GaSb/GaAs量子点尺寸分布的影响

采用低压金属有机物化学气相沉积(LP-MOCVD)法制备GaSb/GaAs量子点。通过对不同生长温度的样品进行分析发现温度的变化对GaSb/GaAs量子点的相位角无明显影响,量子点的形状是透镜型。由于量子点特殊的应力分布,可实现量子点的"自限制"生长。量子点的化学势不连续性以及Ostwald熟化机制的影响使得量子点尺寸分布在一定范围内不连续,会出现两种尺寸模式的量子点生长。Sb原子的表面迁移率对GaSb/GaAs量子点生长有较大的影响。升高温度可有效改善量子点的分立性,在升温过程中量子点体现出其熟化过程,高温时表面原子的解析附作用对量子点尺寸和密度的影响较大。