测定GaAs(001)衬底上InAs的生长速率

报道了间接测定InAs生长速率的方法.通过设置不同Ga源温度,固定In源温度;和固定Ga源温度,设置不同In源温度,在GaAs(001)衬底上生长GaAs与InGaAs,用RHEED强度振荡测定GaAs与InGaAs的生长速率.验证了InGaAs的生长速率为GaAs的生长速率与InAs的生长速率之和,得到了In源温度在845～880℃时InAs的生长速率曲线.

快速率生长MBE InAs/GaAs(001)量子点

用快速率(1.0ML/s)生长MBE InAs/GaAs(001)量子点。原子力显微镜观察结果表明,在量子点体系形成的较早阶段,量子点密度N(θ)随InAs沉积量θ的变化符合自然指数形式N(θ)∝ek(θ-θc),这与以前在慢速生长(≤0.1ML/s)条件下出现的标度规律N(θ)∝(θ-θc)α明显不同。另外,在N(θ)随θ增加的过程中,快速率生长量子点的高度分布没有经历量子点平均高度随沉积量θ逐渐增加的过程。这些实验观察说明,以原子在生长表面作扩散运动为基础的生长动力学理论至少是不全面的,不适用于解释InAs量子点的形成。这些观察和讨论说明,即使在1.0ML/s的快速率生长条件下,量子点密度也可以通过InAs沉积量有效地控制在1.0×108cm-2以下,实现低密度InAs量子点体系的制备。

脉冲激光原位辐照对InAs/GaAs(001)量子点生长的影响

在InAs/GaAs(001)量子点生长过程中,当In As沉积量为0.9 ML时,利用紫外纳秒脉冲激光辐照浸润层表面,由于高温下In原子的不稳定性,激光诱导的原子脱附效应被放大,样品表面出现了原子层移除和纳米孔.原子力显微镜测试表明纳米孔呈现以[110]方向为长轴(尺寸:20—50 nm)、[110]方向为短轴(尺寸:15—40 nm)的表面椭圆开口形状,孔的深度为0.5—3 nm.纳米孔的密度与脉冲激光的能量密度正相关.脉冲激光的辐照对量子点生长产生了显著的影响:一方面由于纳米孔的表面自由能低,沉积的In As优先迁移到孔内,纳米孔成为量子点优先成核的位置;另一方面,孔外的区域因为In原子的脱附,量子点的成核被抑制.由于带有纳米孔的浸润层表面具有类似于传统微纳加工技术制备的图形衬底对量子点选择性生长的功能,该研究为量子点的可控生长提供了一种新的思路.

GaAs基GaSb体材料及InAs/GaSb超晶格材料的MBE生长

采用分子束外延方法在GaAs（100）衬底上生长GaSb体材料,以此GaSb为缓冲层生长了不同InAs厚度的InAs/GaSb超晶格,其10K光致发光谱峰值波长在2.0~2.6μm.高分辨透射电子显微镜观察证实超晶格界面清晰,周期完整.

Photoluminescence Studies of Single Submonolayer InAs Structures Grown on GaAs (001) Matrix

We report a detailed analysis of optical properties of single submonolayer InAs structures grown on GaAs(001)matrix.It is shown that the formation of InAs dots with 1 monolayer(ML)height leads to localization of exciton under certain submonolayer InAs coverage,which play a key role in the highly improved luminescence efficiency of the submonolayer InAs/GaAs structures.

低温GaAs外延层上生长InAs量子点的研究

利用退火技术 ,实现了在低温 Ga As外延层上 In As量子点的生长 .透射电镜 (TEM)研究表明 ,低温 Ga As外延层上生长的 In As量子点比通常生长的 In As量子点明显变小 ,且密度变大 ,认为是由于低温 Ga As中的点缺陷以及 As沉淀引起的 :点缺陷释放了部分弹性能 ,使得量子点变小 ,而 As沉淀可能是量子点密度变大的原因 .在光致发光谱 (PL )上 ,退火低温外延层上生长的量子点的发光峰能量较高 。

生长温度对InAs/GaAs量子点太阳电池的影响研究

InAs/GaAs量子点的生长形貌和特性受不同生长环境和生长条件影响。本文借助光致发光光谱(PL)特性表征方法,通过实验生长,对比研究不同生长温度下获得的量子点性能,结合当前三结叠层GaInP/GaAs/Ge(2-terminal)电池存在的问题,以及该电池的设计、制作要求,分析了InAs量子点的不同生长温度对于具有量子点结构的中电池吸收的影响。

InAs/GaAs量子点材料和激光器

介绍了近年来长波长InAsG/aAs量子点材料的生长、结构性质和量子点激光器的研究进展。

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。

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InAs/GaAs与InGaAs/GaAs量子点生长及退火情况的比较

本文采用MBE进行InAs/GaAs与InGaAs/GaAs量子点的生长,利用RHEED进行实时监测,并利用RHEED强度振荡测量生长速率。对生长的InAs/GaAs和InGaAs/GaAs两种量子点生长过程与退火情况进行对比,观察到当RHEED衍射图像由条纹状变为网格斑点时,InAs所需要的时间远小于InGaAs;高温退火下RHEED衍射图像恢复到条纹状所需要的时间InAs比InGaAs要长。

InAs/GaAs量子点1.3μm单光子发射特性

采用双层耦合量子点的分子束外延生长技术生长了InAs/GaAs量子点样品,把量子点的发光波长成功地拓展到1.3μm.采用光刻的工艺制备了直径为3μm的柱状微腔,提高了量子点荧光的提取效率.在低温5 K下,测量得到量子点激子的荧光寿命约为1 ns;单量子点荧光二阶关联函数为0.015,显示单量子点荧光具有非常好的单光子特性;利用迈克耳孙干涉装置测量得到单光子的相干时间为22 ps,对应的谱线半高全宽度为30μeV,且荧光谱线的线型为非均匀展宽的高斯线型.

InAs/GaAs亚单层结构的静压光谱研究

在１５Ｋ下测量了ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ亚单层结构的静压光致发光，静压范围为０～８ＧＰａ．常压下ＩｎＡｓ层中重空穴激子的发光峰随ＩｎＡｓ层厚的减小向高能移动，同时峰宽变窄，强度减小．其压力行为与ＧａＡｓ基体的基本一致，表明量子阱（线、点）模型仍适用于ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ亚单层结构．

δ掺杂Si对InAs/GaAs量子点太阳电池的影响

在In As/Ga As量子点的自组装生长阶段,采用δ掺杂技术对量子点进行不同浓度的Si掺杂,可以使得量子点的室温光致发光峰强度大幅提高,其原因是掺杂的Si原子释放电子钝化了周围的非辐射复合中心。这种掺杂也应用到了量子点太阳电池中,结果表明电池开路电压从0.72 V提高到了0.86 V,填充因子从60.4%提高到73.2%,短路电流从26.9 m A/cm2增加到27.4 m A/cm2。优化的Si掺杂可将量子点太阳的电池效率从11.7%提升到17.26%。

2～3μmGaAs基InAs/GaSb超晶格材料

采用分子束外延方法在GaAs(100)衬底上生长GaSb体材料,以此GaSb为缓冲层生长了不同InAs厚度的InAs/GaSb超晶格,其10 K光荧光谱峰值波长在2～2.6 μm.高分辨透射电子显微镜观察证实超晶格界面清晰,周期完整.InAs/GaSb超晶格材料的成功生长是制备这类红外探测器件重要的第一步.

离子注入法Mn掺杂InAs/GaAs量子点的光磁性质

用离子注入法对InAs/GaAs量子点掺杂Mn离子,量子点样品经过快速退火处理后同时具有低温铁磁性和发光性能.注Mn量子点发光峰在退火后蓝移,在较高注入剂量的样品中这种由于互扩散带来的蓝移受到抑制,认为这与样品中的缺陷以及Mn聚集在量子点周围减小量子点所受的应力,同时形成的团簇阻碍了界面上原子的互扩散作用有关.Mn在盖层中形成了GaMnAs和小的Mn颗粒,表现出较好的低温铁磁性.

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.

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。

InAs/GaAs量子点生长中应力分析

围绕InAs(InGaAs)/GaA叠层量子点电池的制作,本文通过文献研究和对近邻面生长实验研究认为,InAs/GaAs量子点生长形貌和特性受生长环境条件和生长条件影响。其中,客观、不可改变的外延层与衬底晶格常数、生长台面、超晶格结构等环境条件对量子点生长最为重要。这些环境条件通过生长应力,决定了量子点生长中的有序成核、生长、合并,直至出现缺陷的多晶体生长,其作用贯穿整个量子点生长过程。

1550nm InAs/GaAs量子点调Q光纤激光器

调Q光纤激光器在光纤传感、激光雷达、激光加工和光纤通信等众多方面有着广泛的应用。半导体量子点(QD)由于具有较高的损伤阈值和宽光谱特性,是一种优良的可饱和吸收体(SA),但是目前制备发光中心波长为1550 nm的QD SA依然是一个巨大的挑战。通过在分子束外延(MBE)生长InAs QD过程中加入两次间断制备了1550 nm InAs/GaAs量子点半导体可饱和吸收镜(QD-SESAM),并通过构建光纤直线腔,研制出发光中心波长约为1550 nm的被动调Q光纤激光器。该激光器最大输出功率约为2.5 mW,实现了55 kHz的重复频率,同时达到了1.45μs的脉冲宽度和45.36 nJ的单脉冲能量,表现出了InAs/GaAs QD材料在1550 nm调Q光纤激光器应用中的巨大潜力。