微米超晶格的概念、效应和应用

通过固体微结构的调制,使晶体材料的物性常数得到调制,若调制波长为微米数量级,可与光波、超声波波长比拟,将会出现一系列新颖的非线性光学、光学、声学效应,并在光电子学和声电子学中得到应用。我们将这类人工微结构材料称之为微米超晶格或光学超晶格和声学超晶格,“微米超晶格”概念是“聚片多畴”概念的发展。本文将评述本实验室在冯端教授指导下在关于微米超晶格理论与实验方面所完成的系统的工作。

分子束外延生长晶格匹配HgSe／ZnTe超晶格

提出并生长了晶格匹配的ＨｇＳｅ／ＺｎＴｅ超晶格系统，红外透射测试表明其禁带宽度落在红外波段的能量范围，将Ｚｈｕ的关于ＺｎＳｅＭＢＥ生长模型加以推广，讨论了生长温度和束流条件对ＨｇＳｅＭＢＥ生长的影响。

非晶态半导体超晶格中的纵声学声子折叠效应

报道用喇曼散射技术对a-Si:H/a-SiN:H和a-Si:H/a-SiC:H两种周期性超晶格中纵声学声子折叠模的系列研究结果。获得了a-Si:H/a-SiC:H超晶格的纵声学声子折叠谱。并用弹性连续介质模型对折叠纵声学声子的色散关系进行了理论计算,其结果与实验值符合得很好。同时,对布里渊区中心频隙的存在做了简单的讨论。

应变层半导体超晶格价带边不连续性的第一原理研究

对处于不同应变状态下的超晶格（ＧａＰ）＿１（ＧａＡｓ）＿１（００１），（ＩｎＰ）＿ｎ（ＩｎＡｓ）＿ｎ（００１）（ｎ＝１，３）的电子结构进行了从头自洽计算。采用冻结势方法分析了超晶格各分子层的价带顶Ｅ＿ｖ和平均键能Ｅ＿ｍ的行为，对以Ｅ＿ｍ为能量参考的应变层超晶格价带边不连续值计算方法作了较全面的第一原理的数值检验，基于这一方法，本文分别对ＩｎＰ，ＩｎＡｓ，ＧａＰ，ＧａＡｓ和Ａｌ－Ａｓ５种化合物在３种不同的应变状态下的Ｅ＿ｍ－Ｅ＿ｖ值作了从头计算，求出了由这几种材料构成的５种应变层超晶格的ΔＥ＿ｖ值，并讨论了它们的应变效应。本文的计算结果与目前可以得到的实验结果及几个有关的界面自洽计算结果相当一致。

Ⅲ-Ⅴ族超晶格量子阱结构红外探测器最新进展

半导体超晶格量子阱作为新一代微电子器件材料而迅速堀起,亦为寻求品质优异、具有特殊性能的红外探测器材料开拓了一个全新的能带工程领域。本文综述了国外发展很快的Ⅲ-Ⅴ族超晶格量子阱红外器件,着重介绍近两年的新成果。

半导体超晶格的电子态与声子模理论

本项研究是中国科学院半导体研究所黄昆、朱邦芬、夏建白等完成的一项优秀科研成果,荣获第六次(1993)国家自然科学奖二等奖。 从1986年开始,黄昆及合作者开展半导体超晶格的电子态和声子模理论研究,在声子和激子基本理论,以及电子态理论计算上都作出了重要的贡献。 1.

用X双晶衍射法研究InGaAs／GaAs量子阱结构

用X射线双晶衍射方法对MBE方法生长的InGaAs／GaAs量子阱结构卡才料进行了测试分析。结果表明,在材料生长过程中,深能级的引入严重影响了材料的光学特性及界面完整性。通过改变衬底温度、Ⅴ／Ⅲ速流比等实验条件,得到了质量较好的材料。同时对实验样品的双晶衍射回摆曲线中干涉条纹及峰的劈裂现缘进行了理论分析。

(CdSe)_l(ZnSe)_3/ZnSe短周期超晶格多量子阱的共振Ramam谱

在(CdSe)_1(ZnSe)_3/ZnSe短周期超晶格多量子阱中,根据一维线性链模型计算的结果与实验结果的比较表明,我们在不同的共振条件下分别观察到了来自多量子阱的阱中和垒中ZnSe限制纵光学声子模的Raman散射。与GaAs/AlAs量子阱的偏振选择定则不同,在共振条件下,我们在两种偏振配置下都观察到了阱中ZnSe限制模LO_1,并认为这种不同可能来源于样品特殊的电子子带结构和光学声子行为。

新颖的红外焦平面阵列技术

本文主要介绍新颖的GeSi/Si异质结势垒内光电发射长波红外探测器阵列和AlGaAs/GaAs量子阱红外光电探测器阵列的现状、工作原理、典型结构、制备技术及其性能。

应变层超晶格InAs/InP界面的平均键能行为与价带边不连续性

采用LMTO能带方法,对两种不同应变状态下(自由形变和以InP为衬底),应变层超晶格(InAs)_1(InP)_1(001)和与应变层超晶格的分子层相对应的应变体材料,以及无应变的体材料进行了第一原理计算,并采用冻结势方法求出了两种超晶格各分子层的平均键能。结果表明,能存在应变的情况下,异质界面两边的平均键能非常一致,且这种一致性受应变状态的影响很小,因而可以把它用来作为确定应变层超晶格价带边不连续值(△E_v)的普遍适用的参考能级。研究了应变对超晶格分子层能带结构的作用及其对△E_v值的影响。本文以平均键能为参考能级所得出的△M_v值与冻结势方法的结果及XPS的实验测量值非常一致。

应变层超晶格(InAs)_n(InP)_n(001)电子结构的LMTO计算

基于Linearized-Muffin-Tin Orbitals(LMTO)能带方法,采用内部求和计入空d轨道的处理,对(InAs)_n(InP)_n(001),(n=1,2,3)应变层超晶格的电子结构进行了第一性原理计算。得出了其能带结构,态密度分布(对n=1)。考察了In 4d轨道对能带计算的影响,并采用冻结势方法求出了(InAs)_n(InP)_n(001),(n=1,2,3)的价带边不连续值△E_v。结果表明在该系统中,体性质在紧靠界面的分子层中就得到恢复。本文得出的(InAs)_1(InP)_1(001)系统的价带结构与大计算量的线性缀加平面波(FLAPW)方法的结果相当一致。本义得出的△E_v值与用芯态能级和平均静电势作为参考能级的FLAPW计算以及实验值有很好的一致性。由于本文方法只需很小的计算量且有较好的精度,对于多层应变层超晶格电子结构的研究将是有效的方法。

分子束外延 GaAs/AlGaAs 量子阱材料

采用分子束外延技术（ＭＢＥ）生长了ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ单量子阱和多量子阱材料．采用ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超晶格缓冲层掩埋衬底缺陷，获得的量子阱结构材料被成功地用于制作量子阱激光器．波长为７７８ｎｍ的激光器，最低阈值电流为３０ｍＡ，室温下线性光功率大于２０ｍＷ．

能带工程在激光器中的应用

随着MBE和MOCVD生长技术的发展,已能生长出高质量超薄层的外延材料,使能带工程技术成为目前国内外的热门研究课题。该技术可使光电器件和电子器件的性能得到明显的改进和提高。本文主要论述了能带工程在半导体激光器中的应用。

形变超晶格Si/Ge的能带结构

用经验的紧束缚方法对短周期的(Si)_n/(Ge)_m形变超晶格的电子态进行了计算。结果表明,由于布里渊区折迭的要求,只有当n+m=10时超晶格才可能产生直接能隙。对周期为n+m=10的超晶格,Γ,N,△处的导带谷间的相对位置对直接能隙的形成具有决定作用,而n的大小与衬底的组分对此有极大影响。(Si)_6/(Ge)_4和(Si)_8/(Ge)_2超晶格在Si_(1-x)Ge_x衬底上生长时,当0.4≤x≤1.0时形成直接或近直接能隙,而(Si)_4/(Ge)_6超晶格当0.3≤x≤0.6时成为直接能隙,对(Si)_2/(Ge)_8超晶格则不存在直接能隙。

应变弛豫InGaAs/GaAs超晶格的X射线双晶衍射及形貌研究

应用X射线双晶衍射及双晶形貌术,对应变弛豫的InGaAs/GaAs超晶格作了研究,通过对双晶衍射摇摆曲线的计算机模拟,得到了超晶格的结构,应变弛豫机制,弛豫比,超晶格层与衬底的取向差等重要参数。从双晶形貌,得到了超晶格与衬底界面处和超晶格中的位错分布。

不对称的法布里—泊洛GaAs/GaAlAs光反射调制器——工作机理及发展趋势

本文介绍并讨论一种新型的光—电子器件—不对称的法布里—泊洛GaAs/GaAlAs多重量子阱光反射调制器.其工作原理是基于法布里—泊洛空腔的特性及量子阱中的QCSE效应,其工作状态有“常接通”和“常断开”两种模式.此外还介绍了在Si衬底上生长的此类器件的新进展.

Fabrication of Organic/Polymeric Superlattice Structure and Its Use for Electroluminescent Device

Superlattices consisting of alternating layers of organic/polymeric materials have been fabricated from tris(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq3) and poly(N-vinylcarbazole)(PVK) by a multisource-type high-vacuum organic molecular deposition.The characteristics of superlattice structures are determined by the small-angle X-ray diffraction,optical absorption and photoluminescence.The electroluminescent devices with the superlattice structure have also been fabricated and the emission characteristics are discussed.