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飞秒瞬态吸收光谱法测定InGaN/GaN量子纳米线中尺寸依赖的载流子俘获：光学声子、电子-电子散射及扩散效应

DOI：10.1088/1361-6528/ab0035 期刊：Nanotechnology 出版年份：2019 更新时间：2025-09-22 14:26:28
摘要： 理解与载流子俘获、热化及弛豫相关的超快过程对设计高速光电器件至关重要。本研究探究了InGaN/GaN 20纳米、50纳米纳米线及量子阱体系中尺寸依赖的载流子俘获过程。飞秒瞬态吸收光谱表明该过程为两步机制：载流子首先通过极性光学声子散射被势垒区俘获，继而通过电子-电子散射和极性光学声子散射进一步扩散至有源区。研究发现量子限制结构会延缓俘获进程，且大量载流子在扩散过程中从势垒区消失。所有实验现象均通过模拟不同散射机制的理论框架得到合理解释。
作者： S. Chouksey，S. Sreenadh，S. Ganguly，D. Saha
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究InGaN/GaN量子纳米线与量子阱体系中尺寸依赖的载流子俘获过程，以理解光学声子、电子-电子散射及扩散效应对超快载流子动力学的影响，从而为高速光电器件设计提供依据。

研究成果

InGaN/GaN体系中的载流子俘获过程是一个以极性光学声子和电子-电子散射为主导的两步机制，在量子限制结构中俘获速率会减缓。扩散作用在较长时间尺度上对载流子供给起影响。这些发现揭示了高速光电器件的基本极限，表明虽然量子限制能提高内量子效率，但较慢的俘获速率可能会限制调制带宽。

研究不足

该研究仅聚焦于电子动力学，因空穴俘获速度过快而无法通过实验装置解析。薄型InGaN有源区（3纳米）限制了直接吸收过程的贡献。模拟框架可能无法涵盖所有现实复杂性，且尽管经过优化，蚀刻过程仍可能引入表面损伤。

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