量子阱结构对GaN基紫光二极管性能的影响

采用不同MQW结构在MOCVD系统上生长UV-LED外延片。对样品进行了X射线衍射、电注入发光(EL)和光致发光谱(PL)测试,通过优化LED器件材料的生长条件,获得了光发光特性一般而电发光特性优良的高质量多量子阱紫光LED外延片。

高Al组分AlGaN多量子阱结构材料发光机制探讨

紫外LED的发光功率和效率还远不能令人们满意,波长短于300 nm的深紫外LED的发光效率普遍较低。厘清高Al组分Al Ga N多量子阱结构的发光机制将有利于探索改善深紫外LED的发光效率的新途径、新方法。为此,本文通过金属有机气相外延技术外延生长了表面平整、界面清晰可辨且陡峭的高Al组分AlGa N多量子阱结构材料,并对其进行变温光致发光谱测试,结合数值计算,深入探讨了Al Ga N量子阱的发光机制。研究表明,量子阱中具有很强的局域化效应,其发光和局域激子的跳跃息息相关,而发光的猝灭则与局域激子的解局域以及位错引起的非辐射复合有关。

引入阱结构改善有机发光器件的效率

利用阱结构作为发光层,阱由8-羟基喹啉铝和4,4′-N,N′?dicarbazole-biphenyl交替蒸发长成,改善了器件的效率,这归因于增加空穴和电子在薄发光层的堆积,形成的激子有效地被限制在薄的发光层中发光·器件的最大电流效率在外加电压8V时达到4.1cd/A,与一般异质结器件相比效率提高了2倍多·这说明在适当阱数时用简单办法可提高器件的效率·

单负材料组成光子晶体的多量子阱结构

通过传输矩阵法,对负介电常数材料和负磁导率材料组成一维光子晶体的多量子阱结构的共振隧穿特性进行了研究。结果表明,该结构中存在不受入射角和偏振模式影响的全方向共振隧穿模,其数量可以通过调节结构周期数来实现。共振峰的品质因子可以由外部障碍光子晶体的厚度比例调整。在研究单负材料损耗时,发现电损耗对低频处共振模影响大,而磁损耗对高频和低频处都有较大影响。

利用多周期量子阱结构提高有机发光二极管的效率

研究了几种具有不同周期数的量子阱结构和不同势垒层厚度的有机电致发光器件的特性。器件中的量子阱结构是由tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq3)和2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(BCP)两种材料制备的。其中Alq3层作为电子的势阱层,BCP层作为电子的势垒层。实验结果表明,两个周期的阱结构器件的电流效率最高,为3.46cd/A,大约是传统三层结构器件的1.6倍。器件电流效率的提高是由于当阱结构周期数增加时,阱结构对载流子的限制作用会增强,这使得势阱层(发光层)中激子的形成几率增大,因此器件效率提高。但是当量子阱周期数太大时,电流效率反而会降低。在实验过程中,还研究了不同势垒层厚度对器件特性的影响。实验结果表明,选用适当的阱结构周期数和适当的势垒层厚度,可以提高有机电致发光器件的性能。

结区中存在量子阱结构样品的C－V特性分析

对不同组分、阱宽和垒宽的锗硅单量子阱和多量子阶样品的Ｃ－Ｖ特性及其与温度的关系进行了测量，并用数值方法解油松方程模拟计算了单量子阱样品的Ｃ－Ｖ特性及其Ｃ－Ｖ载流于浓度分布．实验和模拟计算的结果均表明，Ｃ－Ｖ载流子浓度分布在量子阱位置有一个浓度较高的峰值，它反映了被限制在阱中的载流子的积累，峰高随着量子阶异质界面的能带偏移的增加而增加．低温时由于阱中载流子的热发射几率变小，阱中载流于浓度的变化跟不上测试电压的频率，造成电容值显著变小．

有机多层量子阱结构的光致发光特性的研究

采用多源高真空有机分子束沉积系统(OMBDs),将两种有机小分子材料PBD和Alq3以交替生长的方式,制备了不同厚度的PBD/Alq3有机多层量子阱结构(OMQWs),并利用电化学循环伏安法和光吸收分别测定了PBD和Alq3的最低空分子轨道(LUMO)和最高占据分子轨道(HOMO)。该结构类似于无机半导体中的Ⅰ型量子阱结构,PBD层作为势垒层,Alq3层作为势阱层和发光层,并进行了小角X射线衍射(XRD)的测量。利用荧光光谱研究了OMQWs光致发光(PL)特性,得到随着阱层厚度的降低,光致发光的峰位将蓝移;同时随垒层厚度的减小,PBD的发光峰逐渐消失。利用量子阱结构可以使PBD的能量有效的传递给Alq3,从而增强Alq3的发光。

MOVPE生长Al_（0．35）Ga_（0．65）As／GaAs量子阱结构的光致发光

用常压ＭＯＶＰＥ系统，采用ＡｓＨ３、国产ＴＭＧａ和ＴＭＡＩ生长了ＡＩ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ／ＧａＡｓ多量子阱结构．在１１Ｋ下，宽度为１０Ａ的阱ＰＬ半峰竞最窄为１２ｍｅＶ，表明量子阱结构具有陡峭的界面．光致发光（ＰＬ）测试结果显示，较低的生长速率和适当的生长中断时间有利于改善ＰＬ半峰宽．

高精度双晶衍射（HRDCD）方法检测InGaAs／GaAs超薄应变层量子阱结构参数

应变超薄层结构的组分、厚度、应变状态的直接检测，对于器件应用具有重要的意义，本文中，利用ＭＯＣＶＤ方法得到高质量的ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子阱材料，采用双晶衍射方法的弱信号收集技术，结合运动学理论模拟，得出同时包含几个不同阱宽的ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子阶结构的重要参数，其检测结果与光致发光（ＰＬ）、透射电子显微镜（ＴＥＭ）等方法的测试结果基本一致，表明Ｘ射线双晶衍射方法是检测超薄层应变量子阱结构的一个有效方法．

用于1.44μm半导体激光器的GaInAs/InGaAsP量子阱结构的设计

采用有效质量模型下的 4× 4Luttinger Kohn哈密顿量矩阵对GaxIn1 -xAs/In0 .80 Ga0 .2 0 As0 .4 4P0 .56 /InP量子阱结构进行了能带计算 ,求得了该量子阱结构跃迁能量随组份及阱宽的变化关系 ,从而得到了激射波长 1.44 μm时的Ga组份x与阱宽Lw(在 5～ 10nm内取值 )的相互关系 :x=0 .3 2 0 13 +0 .0 60 93Lw-0 .0 0 5 3 4Lw2 +0 .0 0 0 17483Lw3,当阱宽为 5～ 10nm ,因而Ga组份为 0 .5 1～ 0 .5 7时 ,阱材料中产生的张应变量为 :0 .2 9%～ 0 .70 %。最后 ,我们计算了该量子阱结构的能量色散关系和光增益谱 ,从而对x与Lw 组合值进行优化。

光子晶体多量子阱结构的实现

用传输矩阵法理论,选择结构模型和参数匹配,通过计算机数值计算模拟的方法,构造光子晶体单量子阱结构、双量子阱结构及三量子阱结构等,为光子晶体设计不同频率位置的多系量子光学滤波器件提供指导,同时为深入研究光子晶体理论提供参考。

快速热退火提高应变InAs／InP量子阱结构的晶体质量

研究了快速热退火对应变ＩｎＡＳ／ＩｎＰ单量子阱（ＳＱＷ）结构光学性质的影响。样品经最佳条件７００℃ｔ，５ｓ的快速热退火，８Ｋ温度下量子阱的荧光强度增加了４倍，量子阱荧光峰仅蓝移１．５５ｍｅＶ。而且，发现在样品中的深辐射能级的荧光效率也受到快速热退火的影响。实验结果证明快速热退火能大大改进生长以后的应变量子阱结构的晶体质量，而且是提高激光器件特性的一个重要途径。

组份变化的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱结构对其X射线衍射及发光性质的影响

通过二元系和三元系结构参数计算四元系量子阱结构的晶格常数、禁带宽度等,设计了InGaAsSb/AlGaAsSb结构的MBE生长参数及工艺,利用X射线双晶衍射和PL谱研究了InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱结构特性和光学特性。X射线双晶衍射谱中出现了8条卫星峰,表明制备的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱结构具有良好的结晶质量。利用光致发光光谱方法对制备的样品的光学性质进行了表征,结果表明,不同组份的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱的发光峰波长随组份的变化在1.6～2.28μm范围内可调,样品PL谱的半峰宽最窄可达22 meV。

对称耦合量子阱能级特性研究与量子阱结构优化

采用无限深势阱模型分析对称耦合量子阱中最低子能级的形成,并利用二能级体系理论给出对称耦合量子阱中各子能级随外电场的变化规律。根据理论分析,指出了对称耦合量子阱在量子阱光开关应用中的优势和不足,并提出了一种新的耦合量子阱结构——准对称耦合量子阱。

InP系量子阱结构的MOVPE生长

评述了ＭｏＶＰＥ法生长的ＩｎＰ系量子阱结构材料，重点讨论了ＬＰ一ＭＯＶＰＥ法生长ＧａＩｎＡｓ／ＩｎＰ量子阱结构时的组份、阱宽、界面控制及生长中断对材料性能的影响。

有机阱结构器件在反向偏压调制下光致发光猝灭的研究

实验过程中制备了3种不同周期的有机阱结构器件,分别用N,N-’diphenyl-N,N-’bis(1-napthyl)-1,1-’biphenyll-4,4-’diamine(NPB)和4,4,N,N-’dicarbazolebiphenyl(CBP)作为电子的势阱和势垒。讨论了3个器件在反向偏压调制下的光致发光的猝灭。研究结果显示在作者所制备的器件中NPB层中激子的猝灭速度要比CBP层中的激子猝灭速度快。这主要是因为NPB层中的有效电场要比CBP层中的有效电场强。当所制备的有机阱结构器件的周期数增加时,在相同的反向电场下,NPB和CBP层中的激子猝灭速度会随之增加,因为实验中制备的这3个器件为Ⅱ型量子阱结构,激子在这种阱结构器件中会随着阱周期数的增加而变得越来越不稳定,因此周期数较大的器件猝灭现象比较明显。

GaAs/AlGaAs多量子阱结构的电子干涉与红外吸收

在室温下测量了ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多量子阱结构的红外吸收，观察到在７０６、７７０、１０４６、１２８２和１６５３ｃｍ－１处的几个吸收峰．认为这些吸收峰与处于势垒以上电子干涉有关，理论计算的吸收峰位置与实验结果很一致．

有机多层阱结构中光谱蓝移的研究

为了研究有机多层阱结构中光谱蓝移的原因,制备了以N,N′-Di-[(1-naphthalenyl)-N,N′-diphenyl]-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine(NPB)为垒层和以Tris-(8-quinolinolato)aluminum(Alq3)为阱层的有机多层阱结构器件.利用光致发光的方法,对具有不同周期及不同阱层厚度的有机多层阱结构器件进行研究.分析认为有机多层阱结构中的光谱蓝移是由于光谱重叠造成的,而并非量子尺寸效应或激子限制效应.

一种有机量子阱结构的光致发光特性

利用高真空有机分子束沉积系统 ,将两种有机材料 ,叔丁基联苯基呃二唑 (PBD)和 8 羟基喹啉铝(Alq) ,以交替沉积的方式形成一种周期性多异质结结构。从这种结构的能带图上看 ,类似于无机半导体中的Ⅰ型量子阱结构 ,我们称之为有机量子阱结构。这种结构的光致发光 (PL)谱线和Alq薄膜的PL谱线相比 ,峰值向高能量方向偏移了 2 0nm ,峰值半高宽窄化了 2 5nm ,并对其结果进行了分析。

(CdTe)_m(ZnTe)_n-ZnTe多量子阱结构的静压光致发光和共振喇曼散射研究

(CdTe)_m(ZnTe)_n-ZnTe多量子阱是由(CdTe)_m(ZnTe)_n短周期超晶格限制在ZnTe势垒中组成的新结构。它可以提高CdTe/ZnTe异质生长的临界厚度。静压下的光致发光研究表明加压后(CdTe)_m(ZnTe)_n超晶格和ZnTe势垒层的光致发光峰分别以8.80和 9.47meV/kbar的速率向高能移动。利用这种静压下的带隙变化,实现了与514.5和488.0nm激发光的共振喇曼散射。观察到高达4阶的多声子共振喇曼散射。并发现与(CdTe)_m(ZnTe)_n超晶格共振时的类ZnTe LO声子模频率比与ZnTe热垒共振时的ZnTe LO声子频率低1.4cm^(-1)。反映了在(CdTe)_m(ZnTe)_n超晶格中LO声子的局域效应。