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用于中红外波段的GaAs衬底上生长的变质型I类InAs<sub>1?x</sub>Sb<sub>x</sub>/Al<sub>y</sub>In<sub>1?y</sub>As量子阱的光学特性

DOI：10.1088/1361-6463/ab37cf 期刊：Journal of Physics D: Applied Physics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 我们分析了采用分子束外延技术在GaAs衬底上生长的、基于弛豫AlyIn1?yAs应变缓冲层（MBLs）的InAs1?xSbx/AlyIn1?yAs量子阱（QWs）的光学特性。利用AlyIn1?yAs MBLs可实现具有大I型带阶且发射波长>3微米的量子阱生长。对锑组分x≤10%的量子阱进行光致发光（PL）测试显示：室温下可实现高达3.4微米的强发光，且随着波长增加PL强度增强。为量化实测PL趋势，我们基于八带k·p哈密顿量理论模型计算了量子阱自发辐射（SE）。理论计算与实验高度吻合，揭示出波长增加时PL强度增强现象与压应变对量子阱价带结构的影响相关——该效应降低了带边态密度，使得在固定载流子浓度下有更多载流子参与辐射复合。本研究表明I型InAs1?xSbx/AlyIn1?yAs应变量子阱有望突破现有中红外异质结构的多项限制，为发光二极管和二极管激光器研发提供了理想平台。
作者： Eva Repiso，Christopher A Broderick，Reza Arkani，Qi Lu，Andrew R J Marshall，Sergio I Molina，Eoin P O’Reilly，Peter J Carrington，Anthony Krier
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

分析采用分子束外延技术在GaAs衬底上生长的、基于弛豫AlyIn1?yAs应变缓冲层（MBLs）的InAs1?xSbx/AlyIn1?yAs量子阱（QWs）的光学特性，并评估其中红外发光二极管和激光二极管的应用潜力。

研究成果

研究表明，在GaAs衬底上生长的InAs1?xSbx/AlyIn1?yAs应变补偿量子阱为开发在3–4微米波段具有优良性能的LED或二极管激光器提供了可行途径。量子阱中的压应变通过降低带边态密度提高了辐射效率，使更多载流子可用于辐射复合。需进一步研究以量化损耗机制并设计适用于实际应用的优化结构。

研究不足

研究表明，要实现更长的发射波长需要更高的锑（Sb）组分含量，但这可能会降低电子限制效果。此外，非辐射复合机制（很可能是俄歇复合）的存在限制了该结构的整体辐射效率。

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