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通过改进上InGaN/GaN量子阱界面技术显著抑制InGaN量子阱中In的脱附
摘要： 本研究的目的是阐明不同生长模式和势垒组分如何影响量子阱（QW）特性及其光致发光（PL），并寻找最佳量子阱覆盖工艺以抑制量子阱中铟（In）的脱附，同时维持量子阱的PL效率。研究重点聚焦于采用不同量子阱与势垒外延温度时，InGaN/GaN量子阱结构中上部量子阱界面的生长工艺流程。我们发现：当量子阱形成后的生长过程不中断，而是在温度爬升阶段立即通过引入少量铟前驱体继续生长（铟）氮化镓（(In)GaN）覆盖层时，可获得最优的光致发光效果。就PL性能而言，量子阱间最优势垒为纯氮化镓（GaN）。SIMS和HRTEM结果表明，采用该工艺流程可显著抑制InGaN脱附现象——在相同量子阱生长参数下，相比常规使用的薄GaN低温覆盖?；ぱ?，不仅实现了三倍更高的铟浓度和两倍更厚的量子阱，且未导致PL强度下降。此外，对于在温度爬升阶段覆盖量子阱层的样品，其缺陷带几乎完全消失，由此可推断该缺陷带与上部量子阱界面质量相关。
关键词： A1. 接口，A3. 量子阱，B1. 氮化物，A3. 金属有机气相外延，B2. 闪烁体
更新于2025-09-04 15:30:14
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量子阱和量子点结构中光电子过程的纳米级工程，用于传感与能量转换
摘要： 先进的选区掺杂技术为量子阱（QW）和量子点（QD）光电子纳米材料中势垒与光电子过程的纳米级工程提供了有效手段，适用于红外传感和宽波段光伏转换。通过理论与实验研究了光电子动力学特性及器件性能。采用双量子阱结构中的非对称掺杂QW，通过电压偏置调控量子阱内的电子跃迁。这类QW器件展现出偏压可调的多色探测能力及远程温度传感功能。提出采用双极掺杂的QD结构来独立控制光生载流子寿命（光电流）与暗电流：该掺杂方式可在不改变决定暗电流的QD内电子布居数的前提下，提升QD周围纳米尺度势垒高度。双极掺杂QD器件实现了光电流显著增强，而其暗电流与对应单极掺杂参考器件基本相当。
关键词： 量子阱、光伏转换、红外传感、选择性掺杂、量子点
更新于2025-09-04 15:30:14
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通过分子束外延在Si(100)衬底上生长GaSb/AlGaSb多量子阱结构时，异质外延GaSb薄膜缓冲层和GaSb点状成核层的优势
摘要： 我们采用分子束外延（MBE）技术在两英寸Si(100)衬底上生长了具有GaSb点状成核层的100纳米厚异质外延GaSb薄膜缓冲层，并在此基础上制备了GaSb/Al0.3Ga0.7Sb多量子阱（MQW）结构，随后评估了该MQW结构的表面形貌、光致发光（PL）及X射线衍射谱。尽管缓冲层厚度远低于先前报道的Si(100)衬底上GaSb基量子阱结构，但该GaSb/Al0.3Ga0.7Sb MQW结构的光致发光谱半高宽极窄，表明100纳米厚的GaSb薄膜缓冲层表面足够平整，可形成异质结构与量子阱。GaSb缓冲层与MQW结构的表面粗糙度及晶体质量强烈依赖于生长温度，通过优化生长温度实现了高性能器件。这些结果展示了GaSb/Al0.3Ga0.7Sb MQW结构及以GaSb点为成核层的GaSb薄膜缓冲层在Si(100)衬底上生长的优势与潜在应用价值。
关键词： A1. 成核层，B1. 砷化镓，A3. 量子阱，B2. 半导体III-V族材料，A3. 分子束外延（MBE），B1. 硅衬底
更新于2025-09-04 15:30:14
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在GaAs衬底上生长的用于高效中红外发射器的变形InAs(Sb)/InGaAs/InAlAs纳米异质结构
摘要： 目前，工作在3-5微米中红外（mid-IR）波段的高效半导体激光器与发光二极管在气体传感、无创医疗检测、红外光谱等诸多领域需求旺盛。传统上采用晶格常数约6.1?的III-V族化合物实现该波段器件。虽然利用In(Ga,Al)As化合物在GaAs衬底上制备此类发射器的构想颇具吸引力，但基于赝晶AlGaAs的量子级联激光器存在最低工作波长约8微米的限制，或需采用厚应变缓冲层（MBLs）来降低有源区穿透位错（TDs）密度——这些位错会显著削弱中红外发射器的量子效率。本综述详细报道了通过分子束外延（MBE）在GaAs(001)衬底上采用凸变梯度InxAl1-xAs MBLs制备含II型/ I型复合InSb/InAs/InGaAs量子阱（QW）的In(Ga,Al)As异质结构以实现高效中红外发射器（3-3.6微米）的研究成果。我们结合MBE生长条件和器件结构设计，探讨了应变弛豫、弹性应力平衡以及10-300K温度下辐射与非辐射复合效率等关键问题。研究综合运用原位反射高能电子衍射、原子力显微镜（AFM）、扫描/透射电镜、X射线衍射、倒易空间映射、选区电子衍射及光致发光（PL）、傅里叶变换红外光谱等技术，系统分析了应变量子阱的结构与光学特性。通过优化生长条件（衬底温度、As4/III比）及调控MBL与InAlAs虚拟衬底间In组分逆阶梯分布形成的弹性应变分布，成功将TD密度降至3×107 cm?2，使近表面低TD密度MBL区域厚度增至250-300纳米，AFM测得表面粗糙度均方根值低至1.6-2.4纳米，并使该结构在300K温度下仍保持较强的3.5微米PL强度。结果表明：在最佳MBE条件下生长的优化设计应变InSb/In(Ga,Al)As QW异质结构，为GaAs平台实现高效中红外发射器提供了极具前景的解决方案。
关键词： 缓冲层、非辐射复合、中红外发射器、光致发光、变形异质结构、锑化铟、砷化铟、结构特性、分子束外延、纳米结构、铟镓铝三元合金、穿透位错、量子阱
更新于2025-09-04 15:30:14
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通过法诺型干涉实现非对称量子阱中的可控光学双稳态与多稳态
摘要： 我们理论研究了四子带非对称半导体双量子阱结构中，由简并探测场和相干耦合场驱动的法诺型干涉所诱导的混合吸收-色散光学双稳态（OB）与光学多稳态（OM）行为。研究表明：通过调节法诺型干涉强度可控制OB的出现或消失；调整相干耦合场强度能调控OB的阈值与滞后回线；此外，通过改变相干耦合场的频率失谐量可实现OB与OM的相互转换，反之亦然。该创新方案可为光电子学及固态量子信息科技应用提供理论指导。
关键词： 光学双稳态、法诺型干涉、量子阱
更新于2025-09-04 15:30:14
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共振腔量子阱发光晶体管中的直接隧穿与光子辅助隧穿
摘要： 晶体管中的隧穿效应是实现下一代节能、高速数据传输（涵盖电通信与光通信）的关键量子过程。本研究设计并制备了具有隧穿集电结的谐振腔量子阱发光晶体管。通过晶体管光输出族曲线清晰辨识出三种独特隧穿机制：电子从集电极到基区的直接隧穿（DT）、电子从基区到集电极的直接隧穿，以及腔内光子辅助的基区到集电极电子隧穿?；谇荒诘缱?空穴对向光子的量子跃迁动力学，详细阐释了直接隧穿与光子辅助隧穿工况下的器件运行机制。该隧穿结及相应的载流子隧穿注入现象，为利用隧穿效应实现高速光电子器件操作提供了可能性。
关键词： 光子辅助隧穿、光电子学、量子阱、谐振腔、发光、晶体管、隧穿
更新于2025-09-04 15:30:14