研究目的
利用光电化学蚀刻的InGaN量子点模板研究InGaN量子点的可控生长,以改进发光二极管和激光二极管应用。
研究成果
研究表明,与平面GaN上生长的SA InGaN量子点相比,在PEC量子点模板上生长的SA InGaN量子点尺寸更小、密度更高且分布更均匀。PEC量子点模板作为晶种,影响着SA量子点的生长过程,从而实现对量子点特性的更精准调控。在PEC量子点模板上生长的MQDs表面更光滑,光致发光强度显著提高,表明其发光性能得到增强,有望应用于发光器件领域。
研究不足
该研究的局限性在于PEC刻蚀量子点暴露于空气会导致高非辐射表面复合,需采用钝化层。此外,该方法仅能形成单层量子点,而激光器与LED等实际应用需要多层结构。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在平面GaN衬底和光电化学(PEC)刻蚀的InGaN量子点(QDs)模板上生长InGaN量子点。通过PEC刻蚀工艺制备具有可控尺寸与密度的量子点模板。
2:样品选择与数据来源:
使用商业化平面n型GaN(外延于图形化蓝宝石衬底),PEC刻蚀所用InGaN层设计发射波长为470 nm。
3:实验设备与材料清单:
MOCVD反应腔、含0.2 M H2SO4溶液的电化学池、445 nm脉冲激光器、原子力显微镜(AFM)、配备405 nm激光二极管的荧光光谱仪(PL)、X射线衍射仪(XRD)。
4:2 M H2SO4溶液的电化学池、445 nm脉冲激光器、原子力显微镜(AFM)、配备405 nm激光二极管的荧光光谱仪(PL)、X射线衍射仪(XRD)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:包括InGaN层生长、PEC刻蚀形成量子点模板、AlGaN/GaN层覆盖及后续自组装(SA)量子点生长,通过AFM、PL和XRD表征量子点特性。
5:数据分析方法:
基于AFM图像统计量子点尺寸与密度,测量PL强度,并通过XRD数据拟合估算量子点中的铟组分含量。
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获取完整内容-
metal-organic chemical vapor deposition
Used for the growth of InGaN quantum dots.
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atomic force microscope
Used to characterize the surfaces of the samples to determine QD sizes and surface morphology.
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photoluminescence setup
Used to measure the luminescent properties of the QDs.
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X-ray diffraction equipment
Used to perform omega-2theta measurements along (0002) reflection of GaN on MQD structures.
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electrochemical cell
Used for the photoelectrochemical etching process to form QD templates.
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pulsed laser
445 nm
Used in the photoelectrochemical etching process to excite the InGaN layers.
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