研究目的
研究用于中红外光电探测器制造的GaAs/AlGaAs结构中的激子效应与杂质缺陷发射，重点关注吸收谱线的光谱位置、杂质缺陷态对发光和吸收光谱的影响，以及激子效应在恢复单电子态结构中的作用。
研究成果
该研究成功建立了GaAs/AlxGa1–xAs量子阱的PLE光谱与其基光电探测器光谱灵敏度之间的关系。确定了允许跃迁的激子修正，并强调了激子效应在恢复单电子态结构中的作用。这些发现有助于优化基于GaAs/AlxGa1–xAs量子阱的中红外光电探测器。
研究不足
该研究受限于分子束外延生长过程的特定条件及所用GaAs/AlxGa1–xAs异质结的特性。通过光致发光激发谱确定E2–E1能隙的准确性会受到E1–HH1子带所形成激子结合能的影响，可能导致结果偏高。
1：实验设计与方法选择：
本研究通过分子束外延（MBE）技术制备了未掺杂的GaAs/AlxGa1-xAs多量子阱异质结构，确定了量子限制电子与空穴能级间允许跃迁对应的吸收谱线光谱位置，并研究了杂质-缺陷态对发光与吸收光谱的影响。
2：样品选择与数据来源：
采用半绝缘GaAs(100)衬底进行外延生长。异质结构由GaAs量子阱构成，其间以AlxGa1-xAs势垒分隔，势垒层厚度在50至100纳米范围内变化，铝组分含量为15%-35%。
3：实验设备与材料清单：
使用Riber Epineat 3-5型MBE系统。分别通过蒸发源和裂解源蒸发III族与V族元素。采用热电偶和高温计监测衬底温度，利用反射式高能电子衍射（RHEED）技术监控外延层生长过程。
4：实验流程与操作步骤：
生长过程始于GaAs缓冲层，随后制备由AlxGa1-xAs势垒分隔的GaAs量子阱异质结构，结构顶部覆盖约10纳米厚的GaAs?；げ阋苑乐寡趸?。
5：数据分析方法：
在5-77K温度范围内记录光致发光（PL）与光致发光激发（PLE）光谱。PL光谱采用472纳米连续波激光激发，复合发射光通过配备多通道CCD探测器的光栅光谱仪进行分析。
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Riber Epineat 3-5 setup
Epineat 3-5
Riber
Used for molecular-beam epitaxy (MBE) to fabricate undoped GaAs/AlxGa1 – xAs multiple quantum well heterostructures.
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Effusion cells
Used for evaporating Group-III elements (Al, Ga) in the MBE process.
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Cracking source
Used for evaporating Group-V element (As) in the MBE process.
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Thermocouple
Used for monitoring the substrate temperature during the MBE process.
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Pyrometer
Used for monitoring the substrate temperature during the MBE process.
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Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) technique
Used for monitoring and judging the quality of the surface of the substrate and growing layer as well as for calibrating the growth rates of layers.
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Continuous-wave (cw) laser
Used for exciting the photoluminescence (PL) spectra at the wavelength 472 nm.
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Grating spectrograph
Equipped with a multichannel CCD detector for recording recombination emission.
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Multichannel CCD detector
Used for recording the recombination emission in the PL spectra.
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Incandescent lamp
Used for exciting the luminescence signal in studying the PLE spectra.
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GaN light-emitting diode (LED)
Used for exciting the luminescence signal in studying the PLE spectra.
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Monochromator
Used for tuning the excitation-radiation wavelength in the PLE spectra studies.
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