研究目的
探索在锗衬底上外延生长多层InGaAs/GaAs量子点异质结构，并与GaAs衬底上生长的量子点进行光学和结构特性对比，旨在通过光电器件结构的单片集成克服硅光子学的发展障碍。
研究成果
在锗衬底上生长InGaAs/GaAs量子点异质结构时引入SLB层，通过减少缺陷和位错显著提升了光学与结构特性。异位H离子注入进一步改善了光学性能，使该异质结构达到与GaAs衬底生长相当的水平。该方法在硅光子学应用中具有良好前景。
研究不足
该研究承认，由于晶格失配较大以及极性（砷化镓）与非极性（硅）半导体界面处会产生反相畴（APD）和位错，直接在硅上生长III-V族纳米结构存在挑战，这可能会降低器件效率。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用分子束外延（MBE）技术在锗衬底上外延生长InGaAs/GaAs量子点异质结构，并与GaAs衬底上生长的样品进行性能对比。通过光致发光（PL）和时间分辨光致发光（TRPL）研究光学特性，利用截面透射电子显微镜（XTEM）分析结构特性。
2：样品选择与数据来源：
制备了三个样品：两个在锗衬底上（其中一个含超晶格缓冲层（SLB），另一个不含），一个在GaAs衬底上作为参照。
3：实验设备与材料清单：
固态源分子束外延系统（Riber: Epineat III-V）、带阀砷裂解源、用于PL测量的氦气恒温器、绿色（532 nm）激光器、液氮冷却InGaAs探测器阵列、用于TRPL测量的皮秒脉冲510 nm Pico-Quant激光器、Micromath Scientist数据分析软件、用于结构表征的截面透射电子显微镜（XTEM）。
4：实验流程与操作步骤：
生长过程包括MEE GaAs层、GaAs缓冲层、SLB层（其中一个样品）和InGaAs量子点层的沉积。生长后进行光学和结构表征。
5：数据分析方法：
通过PL和TRPL数据分析评估光学特性，利用XTEM图像评估结构特性。采用阿伦尼乌斯方程计算激活能。
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获取完整内容-
Molecular beam epitaxy system
Epineat III-V
Riber
Used for the epitaxial growth of InGaAs/GaAs quantum dot heterostructures on Ge substrates.
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Arsenic-cracker source
Embedded in the MBE system for the growth process.
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Helium-cryostat
Used for photoluminescence (PL) measurements to observe the optical behavior of each sample.
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Green laser
Used as the excitation source for PL measurements.
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InGaAs detector array
Used to detect the emission from the sample during PL measurements.
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Picosecond pulsed laser
510-nm Pico-Quant
Used as the excitation source for time-resolved photoluminescence (TRPL) measurements.
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Micromath scientist software
Used for analyzing photoluminescence decays.
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Cross-sectional transmission electron microscopy (XTEM)
Used to observe the morphology of the QDs.
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Horiba integrated triple spectrometer
T64000
Used for room temperature non-resonant Raman scattering in backscattering geometry.
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Ar + laser
Used for excitation in Raman scattering measurements.
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Si charge-coupled detector (CCD) camera
Used to detect Raman signals.
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