AlGaAs/GaAs多量子阱表面光伏的真空特性

测量AlGaAs/GaAs多量子阱在不同真空度中的表面光伏谱,研究半导体量子阱表面态的真空敏感机理.半导体量子阱表面光伏与真空度有关,主要是由于表面吸附的氧原子的作用.     

自组织量子点的瞬态光谱性质研究

研究了多层自组织生长InAs/GaAs量子点的PL谱的发光强度、发光寿命及峰值能量的温度特性,发现同一层不同尺寸量子点之间、不同量子点层之间存在着强烈耦合,对两种耦合机制的温度特性进行了较详细的研究.     

InAs/GaAs量子点生长条件的优化

论文研究了InAs量子点的生长条件，通过实验得到了生长温度、沉积厚度不同下的量子点生长情况。引入Sb表面活化剂进行实验，优化了制备尺寸不同、密度相近的两种量子点的生长条件。     

GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测材料的结构厚度获取方法

通过常规的透射光谱测量,提供一种获取GaAs/AlGaAs多量子阱材料中上电极层、多量子阱区域实际生长厚度的简便、无损伤的方法,这两个厚度参数在器件制备工艺、材料生长参数修正中起关键作用.     

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。     

超晶格覆盖层对拓展InAs量子点发光波长的影响

提出了一种调节InAs量子点长波长发光的方法.采用分子束外延生长GaAs/InAs短周期超晶格作覆盖层,可以拓展量子点发光波长至1.3 μm～1.5μm.研究了不同超晶格周期作覆盖层对InAs量子点的晶体结构和光学特性的影响:发现随测试温度的升高,量子点的PL发光强度增强的一种反常现象.认为这是不同量子间载流子输运的结果.     

金属/缓冲层/GaAs/AlGaAs波导的光学特性

本文报导了金属/缓冲层/GaAs/AlGaAs四层结构平板波导中金属层对波导光学特性尤其是损耗特性的影响及其与介质缓冲层厚度的关系,并给出了为消除这种影响所需介质缓冲层厚度的选择方法。     

P-GaAs层少子扩散长度对AlGaAs/GaAs太阳电池效率的影响

为寻找提高AlGaAs/GaAs异质面太阳电池效率的方法,用He-Ne激光实测了一组结构相似电池的效率η和P-GaAs层少子扩散长度L的关系曲线。实验曲线的拟合分析和理论曲线的计算机模拟都表明:η随L的增加或P-GaAs层厚度的减少而增大,最终趋于饱和值η_(max)。若要进一步提高η值就必须改变P-GaAs层以外的参数。计算机分析表明,减少AlGaAs层厚度,减少反向电流密度和品质因子是进一步提高η的有效途径。巳用此方法研制出在AM1下η～20％的高效AlGaAs/GaAs电池。     

超品格覆盖层对拓展InAs量子点发光波长的影响

提出了一种调节InAs量子点长波长发光的方法．采用分子束外延生长GaAs／InAs短周期超晶格作覆盖层，可以拓展量子点发光波长至1．3μm～1．5μm．研究了不同超晶格周期作覆盖层对InAs量子点的晶体结构和光学特性的影响：发现随测试温度的升高，量子点的PL发光强度增强的一种反常现象．认为这是不同量子间载流子输运的结果．     

应变补偿和生长停顿对InAs/InAlGaAs/InP纳米结构形貌的影响

利用固源分子束外延（Molecular Beam Epitaxy,MBE）设备生长出InAs/InAlGaAs/InP（001）纳米结构材料,探讨了应变补偿技术和生长停顿对InAs纳米结构形貌的影响.应变补偿技术的引入导致量子点和量子线混合结构的形成,有望成为超宽带半导体激光器的有源区;生长InAs时生长停顿的引入导致尺寸分布均匀的量子线结构的形成,可作为单色激光器有源区.     

AlGaAs/GaAs多量子阱中相干控制光电流的超快弛豫

在理论和实验上对室温下AlGaAs/GaAs量子阱中的相干控制光电流的超快动力学过程进行了研究.首次由密度矩阵和电子-空穴散射弛豫模型导出相干光电流的弛豫时间为600fs,并由三波长飞秒脉冲泵浦-探测技术测量的结果得到验证.     

Si-QDs/SiO_2薄膜微结构特性分析

采用等离子体化学气相沉积(PECVD)技术制备了多层结构的Si-QDs/SiO_2薄膜,在介绍了傅里叶变换红外光谱和拉曼散射谱2种薄膜微结构特性分析技术工作原理的基础上,采用傅里叶变换红外光谱和拉曼散射谱2种检测手段对薄膜的微结构进行了表征。研究发现只有当沉积硅量子点层的N2O流量小于2时,Si-QDs/SiO_2多层膜中才会出现结晶的硅量子点,且结晶的硅量子点的尺寸随着氧含量的增加而减小。这为纳米硅在光电器件的应用提供了一定的实验和理论依据。     

氢等离子体处理对GaAs/AlGaAs超晶格材料性能的影响

在利用MOCVD方法制备的调制掺杂GaAs/AlGaAs多量子阱超晶格材料中，由于深能级杂质形成的非辐射复杂合中心的存在，使样品具有较大的暗电流并削弱了该材料的光致发光强度，样品经过氢等离子体处理后，其光电性质明显改善。     

不同限制层对三维GaAs/AlGaAs/n~ GaAs矩形波导传输及损耗特性的影响

本文用一种新方法分别对具有不同限制层的两种三维GaAs/AlGaAs/n~ GaAs矩形波导的特征方程进行计算机求解,得到其传输及损耗特性的理论结果。同时我们实测了上述两种波导样品的损耗系数,从而使理论结果得到了实验上的验证。     

量子阱中InAs/In1-xGaxAs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. 说明DWELL结构参数变化会使光致发光峰发生相应的蓝移或红移.     

InAs/GaAs量子点激光器增益特性

由于载流子在3个维度受到量子限制,半导体量子点具有类似于原子的分立能级,并展现出许多独特的光学和电学性能.实验研制了InAs/GaAs量子点半导体激光器,分别采用傅里叶级数展开方法和Hakki-Paoli方法准确地测量和表征量子点激光器的模式增益,分析了其增益与损耗.实验结果表明HakkiPaoli方法受测量系统分辨率影响大,在增益谱峰值附近由其得到的增益明显偏低.采用傅里叶级数展开方法并由测试系统响应函数进行修正,可以获得更准确的增益谱.     

1.3μm InAs/GaAs量子点侧向耦合浅刻蚀分布反馈激光器

为了简化工艺流程和减轻制备难度,提出了1.3μm分布反馈(distributed feedback,DFB)激光器的新型制作方法.该方法采用纯折射率侧向耦合(laterally coupled, LC)结构,将一阶光栅浅刻蚀在脊形波导两侧,避免了激光器材料的二次外延和光栅深刻蚀.采用非掺杂和p掺杂两种InAs/GaAs量子点(quantum dot, QD)样品来制备LC-DFB激光器.与采用传统方法制备的DFB激光器相比,非掺杂量子点LC-DFB激光器表现出了低的阈值电流,其值为1.12 mA/量子点层; p掺杂量子点LC-DFB激光器表现出了较大的特征温度和斜率效率.在室温下,这种浅刻蚀的LC-DFB激光器实现了单纵模连续输出,边模抑制比(side mode suppression ratio, SMSR)高达51 dB.同时,在不同的测试温度和注入电流下,这种激光器表现出了优良的波长稳定性. 1.3μm浅刻蚀量子点LC-DFB激光器有望在远距离光纤通信领域实现巨大应用价值.     

抛物型量子点的非线性光学整流研究

在紧凑密度矩阵方法和迭代法的框架下，从理论上研究了抛物型量子点（QDs）在不同的量子点半径、宽度以及外加电场和磁场下光学整流（OR）系数。在有效质量近似下，计算了量子点中电子的受限波函数和能量。给出了典型GaAs/AlGaAs抛物型量子点的数值结果。通过研究发现，非线性光学整流系数受到量子点的宽度、半径以及电场和磁场的强烈影响。在考虑电场和磁场的影响时，峰值向高能量方向移动。     

Sb组分对InAs/GaAs_(1-x)Sb_x量子点能带结构及载流子复合动力学影响

本文研究Sb组分对InAs/GaAs_(1-x)Sb_x量子点能带结构和载流子复合动力学特性的影响.采用8带k·p法计算InAs/GaAs_(1-x)Sb_x量子点能带结构,当Sb组分从0.08增加到0.14, InAs/GaAs_(1-x)Sb_x量子点从Ⅰ类向Ⅱ类能带转变,电子限制在量子点中,空穴逐渐进入GaAsSb盖层,波函数空间交叠减小,跃迁几率降低.为验证计算结果,生长不同Sb组分的InAs/GaAs_(1-x)Sb_x量子点,并进行光谱测试.当Sb组分超过0.14,光致发光谱表现出明显的Ⅱ类量子点特征:发光峰红移明显,发光强度减弱,峰位随着激发光功率的增加蓝移.时间分辨光谱测试结果表明, InAs/GaAs_(1-x)Sb_x量子点能带由Ⅰ类转变为Ⅱ类,少数载流子寿命从0.41 ns增加到14.3 ns,复合被抑制.在中间带太阳电池中使用InAs/GaAs_(1-x)Sb_xⅡ类量子点,有助于维持导带、中间带、价带独立的准费米能级,避免因引入量子点造成电池开路电压下降.     

锗/硅量子点形貌随退火温度的变化与电学特性研究

研究了锗(Ge)量子点薄膜表面形貌随退火温度的变化及其相应的电学特性。以锗烷为主要反应气体,应用等离子增强化学气相沉积法(PECVD)在300℃温度、p-硅(100)基片上沉积了锗量子点薄膜,然后分别在400℃、500℃、600℃温度下退火。应用原子力显微镜(AFM)系统地观察了锗量子点薄膜的二维、三维图像,发现原位生长的锗量子点尺寸起伏大、薄膜表面比较粗糙。退火后,锗量子点分布趋于均匀,并且随退火温度的升高,量子点呈一定的取向排列,表面变得平整。通过电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)测试,发现锗量子点薄膜具有良好的电学特性。随退火温度的升高,电流、电容显著增大,漏电流减小,说明退火后,锗量子点薄膜晶界和粗糙度减小,使样品的表面、界面特性更好。