【摘 要】
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半导体量子点是具有独特类原子性质的典型低维结构,在量子态物理、集成光电子器件、固态量子信息器件等方面具有十分重要的研究价值和广泛的应用前景,是多年来半导体物理和器
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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半导体量子点是具有独特类原子性质的典型低维结构,在量子态物理、集成光电子器件、固态量子信息器件等方面具有十分重要的研究价值和广泛的应用前景,是多年来半导体物理和器件研究领域的前沿和热点。在诸多半导体量子点材料和结构体系中,GaAs基InAs/GaAs自组织量子点是受到广泛重视研究最为深入的重要体系,而如何拓展其发光波长至1.31-1.5μm波段是目前重要的热点研究方向之一。本文系统地研究了长波长InAs/GaAs自组织量子点材料的分子束外延生长,设计生长了双层InAs量子点、异变单层量子点、异变双层量子点等结构,采用荧光光谱(PL)、原子力显微镜等分析测试了量子点性能,获得了室温发光波长在1.5μm波段的GaAs基InAs量子点。主要研究内容如下:
(1)研究了GaAs基InAa双层量子点生长。通过对上、下层InAs量子点淀积量、生长温度、盖层In组分等参数的优化,获得了室温发光波长在1436.4nm的量子点,其PL发光峰半高宽FWHM为27.2meV。
(2)研究了GaAs基In0.15GaAs异变层、In组分阶跃梯度InGaAs异变层上长波长InAS单层量子点的外延生长。在对生长温度、InAs淀积量、退火条件等参数的优化基础上,采用量子点隔离层原位退火方法,得到了室温发光波长在1498.3nm的InAs量子点;而在阶跃梯度异变层上生长的InAs量子点室温发光波长拓展到1460.1nm,其PL发光峰半高宽FWHM仅为27.9meV。
(3)研究了GaAs基GaAsSb异变层上InAs双层量子点的生长。通过对生长温度、Sb/As束流比的优化,得到了表面粗糙度RMS为1nm左右的高质量GaAsSb异变层,在这种异变层上生长的InAs双层量子点其室温发光波长为1479nm。其PL发光峰半高宽FWHM为39meV。
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