基于XRD和PL光谱分析的InGaAs/GaAs量子阱生长温度依赖性研究

1

作者 李博 马淑芳 +9 位作者 阳智 程睿思 刘思敏 王嘉惠 郝晓东 尚林 仇伯仓 董海亮 韩丹 许并社 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第6期1584-1591,共8页

InGaAs/GaAs多量子阱(MQWs)结构因其具有独特的量子限制效应和优异的光电性能,使其作为激光器的有源区在光通信和光电器件中具有广泛应用。在该结构中通过改变In组分来调控带隙宽度进而满足不同波长的需求,分子束外延(MBE)生长MQWs时可... InGaAs/GaAs多量子阱(MQWs)结构因其具有独特的量子限制效应和优异的光电性能,使其作为激光器的有源区在光通信和光电器件中具有广泛应用。在该结构中通过改变In组分来调控带隙宽度进而满足不同波长的需求,分子束外延(MBE)生长MQWs时可以高精度的控制材料的组分和厚度,从而优化光学性能。尽管InGaAs/GaAs MQWs在许多方面取得了进展,但在In组分较高的InGaAs量子阱中,由于晶格失配会导致位错产生,进而引发界面缺陷,影响材料的晶体质量和光学性能,所以通过MBE生长调控来提高晶体质量对改善光学性质极具意义。在MBE生长过程中,利用生长温度来优化生长动力学,进而调控原子在界面的迁移,尤其是In、Ga原子的迁移,对于提高InGaAs/GaAs MQWs的界面质量和晶体质量有着至关重要的作用。为了探究生长温度对MQWs晶体质量、界面质量和发光性能的影响,我们采用MBE方法分别在505和490℃下生长了两组InGaAs/GaAs MQWs样品,并使用高分辨率X射线衍射(HRXRD)、光致发光(PL)进行了晶体质量和光学性能表征分析。HRXRD结果表明,由于高温下生长有利于提高Ⅲ族原子动力学和原子扩散长度,使得生长工艺中In和Ga原子的迁移增加,这有利于原子在外延层表面找到能量较低的位置形核;因此,在505℃生长的MQWs样品的缺陷密度为1.02×10^(5) cm^(-2),较小,缺陷少应力小,具有较好的晶体质量和界面质量。此外,光致发光性能测试分析结果表明,在505℃生长的MQWs样品发光强度高,发光均匀性良好,并进一步证明其晶体质量优于490℃生长的样品。说明了合适的生长温度有利于提高InGaAs/GaAs MQWs的界面质量和光学性能。该工艺参数对MBE制备MQWs材料具有重要的参考意义。 展开更多

关键词 ingaas/gaas多量子阱 MBE生长 高分辨率X射线衍射谱 光致发光谱

在线阅读 下载PDF 职称材料

2 nm GaAs插入层对905 nm波段InGaAs多量子阱发光的影响

2

作者 甘露露 王海珠 +4 位作者 张崇 赵书存 王祯胜 王登魁 马晓辉 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2011-2020,共10页

为探明GaAs插入层对905 nm波段InGaAs多量子阱材料发光性能的影响问题,基于InGaAs/InAlGaAs和InGaAs/AlGaAs两种量子阱材料,利用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)技术,制备了905 nm波段的InGaAs多量子阱材料。通过AFM和XRD测试发现,G... 为探明GaAs插入层对905 nm波段InGaAs多量子阱材料发光性能的影响问题,基于InGaAs/InAlGaAs和InGaAs/AlGaAs两种量子阱材料,利用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)技术,制备了905 nm波段的InGaAs多量子阱材料。通过AFM和XRD测试发现,GaAs插入层可以优化两种材料的表面粗糙度和结晶质量。室温PL测试进一步说明,GaAs插入层可以改善两种材料的能带结构,增强发光效果。变温和变功率PL测试表明,引入GaAs插入层后InGaAs/InAlGaAs发光波长随温度升高呈现“S”型变化,特征值α<1,低温下的辐射复合机制从自由激子复合发光变成了“局域态”发光。而对于InGaAs/AlGaAs材料,GaAs插入层并没有改变其辐射复合机制。本文在深入研究GaAs插入层对InGaAs/InAlGaAs和InGaAs/AlGaAs多量子阱材料光学性能和载流子复合机制的影响方面具有一定意义。 展开更多

关键词 多量子阱 gaas插入层 局域态 金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)

在线阅读 下载PDF 职称材料

InGaAs/GaAs应变量子阱结构在1054nm激光器中的应用 被引量：2

3

作者 刘安平 韩伟峰 +1 位作者 黄茂 罗庆春 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1665-1667,共3页

采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法生长了InGaAs/GaAs应变量子阱,通过优化生长条件和采用应变缓冲层结构获得量子阱,将该量子阱结构应用于1 054 nm激光器的制备。经测试该器件具有9 mA低阈值电流和0.4 W/A较高的单面斜率效率,在驱... 采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法生长了InGaAs/GaAs应变量子阱,通过优化生长条件和采用应变缓冲层结构获得量子阱,将该量子阱结构应用于1 054 nm激光器的制备。经测试该器件具有9 mA低阈值电流和0.4 W/A较高的单面斜率效率,在驱动电流为50 mA时测得该应变量子阱光谱半宽为1.6nm,发射波长为1 054 nm。实验表明:通过优化工艺条件和采用应变缓冲层等手段,改善了应变量子阱质量,该结果应用于1 054 nm激光器的制备,取得了较好的结果。 展开更多

关键词 金属有机物 化学气相淀积 应变量子阱 半导体激光器

在线阅读 下载PDF 职称材料

InGaAs/GaAs应变量子阱的光谱研究 被引量：1

4

作者 孔令民 蔡加法 +3 位作者 林雪娇 杨克勤 吴正云 沈文忠 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期549-553,共5页

分别用光致发光谱(PL)、光伏谱(PV)及时间分辨谱(TRPL)的方法,测量了应变InGaAs/GaAs单量子阱和多量子阱在不同温度下的光谱,发现单量子阱与多量子阱有不同的光学性质。多量子阱PL谱发光峰和PV谱激子峰的强度与半高宽都比单量子阱的大,... 分别用光致发光谱(PL)、光伏谱(PV)及时间分辨谱(TRPL)的方法,测量了应变InGaAs/GaAs单量子阱和多量子阱在不同温度下的光谱,发现单量子阱与多量子阱有不同的光学性质。多量子阱PL谱发光峰和PV谱激子峰的强度与半高宽都比单量子阱的大,但单量子阱的半高宽随着温度的升高增大很快,这是由激子 声子耦合引起的。通过时间分辨谱研究发现了量子阱子能级之间的跃迁,多量子阱的发光寿命明显比单量子阱的长。我们利用形变势模型对量子阱的能带进行了计算,很好地解释了实验结果。 展开更多

关键词 ingaas/gaas应变量子阱 光谱研究 时间分辨谱 光致发光谱 光伏谱 半导体材料 砷化镓 砷镓铟化合物 形态势模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

低温InGaAs/InAlAs多量子阱的分子束外延生长与表征

5

作者 万文坚 尹嵘 +3 位作者 韩英军 王丰 郭旭光 曹俊诚 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1523-1526,共4页

采用气源分子束外延(GSMBE)生长了低温InGaAs材料,研究了生长温度及As压对InGaAs材料性质的影响,得到优化的生长条件为:生长温度为300℃、As压为77.3kPa。通过Be掺杂,并采用In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As多量子阱结构,将材料的方块电... 采用气源分子束外延(GSMBE)生长了低温InGaAs材料,研究了生长温度及As压对InGaAs材料性质的影响,得到优化的生长条件为:生长温度为300℃、As压为77.3kPa。通过Be掺杂,并采用In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As多量子阱结构,将材料的方块电阻提高到1.632×106Ω/Sq,载流子数密度降低至1.058×1014 cm-3。X射线衍射结果表明:InGaAs多量子阱材料具有较高的晶体质量。这种Be掺杂InGaAs多量子阱材料缺陷密度大且电阻率高,是制作太赫兹光电导天线较理想的基质材料。 展开更多

关键词 低温ingaas ingaas INALAS 多量子阱 分子束外延

在线阅读 下载PDF 职称材料

InGaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器的温度电压特性 被引量：3

6

作者 李金友 王海龙 +4 位作者 杨锦 曹春芳 赵旭熠 于文富 龚谦 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期971-976,共6页

研究了InGaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器在不同温度下的电流-电压特性,并建立了一个理论模型进行描述。实验所用激光器腔长为0.3 mm,脊条宽度为3μm。实验测量得到该激光器在15~100 K的电压温度系数(d V/d T)为7.87~8.32 mV/K,在100~300 ... 研究了InGaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器在不同温度下的电流-电压特性,并建立了一个理论模型进行描述。实验所用激光器腔长为0.3 mm,脊条宽度为3μm。实验测量得到该激光器在15~100 K的电压温度系数(d V/d T)为7.87~8.32 mV/K,在100~300 K的电压温度系数为2.93~3.17 mV/K。由理论模型计算得到该激光器在15~100 K的电压温度系数为2.56~2.75 mV/K,在100~300 K的电压温度系数为3.91~4.15 mV/K。在100~300 K,实验测量与理论模型计算得出的电压温度系数接近,理论模型能较好地模拟激光器的温度电压特性;但在15~100 K相差较大,还需要进一步完善。 展开更多

关键词 量子阱激光器 ingaas/gaas/InGaP 低温 温度电压特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

GaAs/InGaAs量子点-量子阱光电二极管的光存储特性读出

7

作者 肖云钞 郭方敏 《红外技术》 CSCD 北大核心 2011年第5期281-283,共3页

通过对特殊设计的GaAs/InGaAs量子点-量子阱光电二极管的I-V和C-V特性测试,验证了器件的光子存储特性,在器件的读出设计中引入了特殊设计的带倒空信号的基于电容反馈互导放大器和相关双采样(CTIA-CDS)型读出电路。在633 nm辐照下,分别... 通过对特殊设计的GaAs/InGaAs量子点-量子阱光电二极管的I-V和C-V特性测试,验证了器件的光子存储特性,在器件的读出设计中引入了特殊设计的带倒空信号的基于电容反馈互导放大器和相关双采样(CTIA-CDS)型读出电路。在633 nm辐照下,分别改变照度和积分时间进行了非倒空和倒空测试的对比研究,并计算给出了对应的存储电荷变化量,进一步证明了光电器件的光子存储特性。 展开更多

关键词 gaas/ingaas 量子点-量子阱光电二极管 光子存储 CTIA读出电路 倒空信号

在线阅读 下载PDF 职称材料

InGaAs/GaAsP应变补偿多量子阱MOCVD生长 被引量：4

8

作者 王旭 王海珠 +4 位作者 张彬 王曲惠 范杰 邹永刚 马晓辉 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期448-454,共7页

利用金属有机化学气相沉积技术在GaAs衬底上开展了大失配InGaAs多量子阱的外延生长研究。针对InGaAs与GaAs之间较大晶格失配的问题,设计了GaAsP应变补偿层结构;通过理论模拟与实验相结合的方式,调控了GaAsP材料体系中的P组分,设计了P组... 利用金属有机化学气相沉积技术在GaAs衬底上开展了大失配InGaAs多量子阱的外延生长研究。针对InGaAs与GaAs之间较大晶格失配的问题,设计了GaAsP应变补偿层结构;通过理论模拟与实验相结合的方式,调控了GaAsP材料体系中的P组分,设计了P组分分别为0,0.128,0.184,0.257的三周期In_(x)Ga_(1-x)As/GaAs_(1-y)P_(y)多量子阱结构;通过PL、XRD、AFM测试对比发现,高势垒GaAsP材料的张应变补偿可以改善晶体质量。综合比较,在P组分为0.184时,PL波长1043.6 nm,半峰宽29.9 nm,XRD有多级卫星峰且半峰宽较小,AFM粗糙度为0.130 nm,表面形貌显示为台阶流生长模式。 展开更多

关键词 金属有机化学气相沉积 ingaas/gaasP 应变补偿 多量子阱 晶格失配

在线阅读 下载PDF 职称材料

GaAs插入层对InGaAs/AlGaAs量子阱发光性质的影响 被引量：2

9

作者 于海鑫 王海珠 +4 位作者 郎天宇 吕明辉 徐睿良 范杰 邹永刚 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1967-1973,共7页

InGaAs/AlGaAs多量子阱(MQWs)作为一种常见的Ⅲ-Ⅴ族外延材料,通常应用于半导体激光器和太阳能电池等领域。然而,由于量子阱的势阱层和势垒层生长温度不同,铟原子的偏析和多量子阱生长质量较差等问题尚未得到很好的解决。本文设计了一... InGaAs/AlGaAs多量子阱(MQWs)作为一种常见的Ⅲ-Ⅴ族外延材料,通常应用于半导体激光器和太阳能电池等领域。然而,由于量子阱的势阱层和势垒层生长温度不同,铟原子的偏析和多量子阱生长质量较差等问题尚未得到很好的解决。本文设计了一种砷化镓(GaAs)材料作为插入层(ISL),并用于InGaAs/AlGaAs MQWs的结构。PL、XRD、AFM测试表明,GaAs插入层保证了MQWs结构中更多的辐射复合,阻止了铟原子的偏析。但GaAs插入层的引入也会产生“局域态”,影响量子阱的发光性质。本研究可以加深对InGaAs/AlGaAs多量子阱辐射复合机制的理解,并且对引入GaAs插入层的InGaAs/AlGaAs多量子阱发光性质的研究具有重要意义。 展开更多

关键词 ingaas/Algaas多量子阱 局域态 插入层 金属有机化合物气相外延(MOCVD)

在线阅读 下载PDF 职称材料

GaAs/AlAs量子阱中受主束缚能和光致发光 被引量：2

10

作者 郑卫民 吕英波 +2 位作者 宋淑梅 王爱芳 陶琳 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期156-160,共5页

从实验和理论上，研究了量子限制效应对GaAs／AlAs多量子阱中受主对重空穴束缚能的影响。实验中所用的样品是通过分子束外延生长的一系列GaAs／AlAs多量子阱，量子阱宽度为3—20nm，并且在量子阱中央进行了浅受主Be原子的δ-掺杂。在4... 从实验和理论上，研究了量子限制效应对GaAs／AlAs多量子阱中受主对重空穴束缚能的影响。实验中所用的样品是通过分子束外延生长的一系列GaAs／AlAs多量子阱，量子阱宽度为3—20nm，并且在量子阱中央进行了浅受主Be原子的δ-掺杂。在4，20，40，80，120K不同温度下，分别对上述样品进行了光致发光谱测量，观察到了受主束缚激子从基态到激发态的两空穴跃迁，并且从实验上测得了在不同量子阱宽度下受主的束缚能。理论上应用量子力学中的变分原理，数值计算了受主对重空穴束缚能随量子阱宽度的变化关系，比较发现，理论计算和实验结果符合地较好。 展开更多

关键词 量子限制效应 δ-掺杂 gaas/AlAs多量子阱 光致发光谱

在线阅读 下载PDF 职称材料

应变In_（0．20）Ga_（0．80）As／GaAs单量子阱结构的光谱研究

11

作者 沈文忠 唐文国 沈学础 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1996年第1期11-17,共7页

报道了用光致发光光谱、吸收光谱和光电流谱研究具有相同组分和阱宽、不同覆盖层厚度的应变Ｉｎ０．２０Ｇａ０．８０Ａｓ／ＧａＡｓ单量子阱结构的实验结果．结合理论计算，观察到ＧａＡｓ覆盖层厚度对单量子阱结构的材料质量、应力驰... 报道了用光致发光光谱、吸收光谱和光电流谱研究具有相同组分和阱宽、不同覆盖层厚度的应变Ｉｎ０．２０Ｇａ０．８０Ａｓ／ＧａＡｓ单量子阱结构的实验结果．结合理论计算，观察到ＧａＡｓ覆盖层厚度对单量子阱结构的材料质量、应力驰豫和发光淬灭机制的影响，确定了各样品的应变值和导带不连续因子Ｑｃ（为０．７０±０．０５）。 展开更多

关键词 光谱 单量子阱 光致发光 ingaas 砷化镓

在线阅读 下载PDF 职称材料

In_xGa_(1-x)As/GaAs量子阱应变量对变温光致发光谱的影响 被引量：6

12

作者 叶志成 舒永春 +5 位作者 曹雪 龚亮 姚江宏 皮彪 邢晓东 许京军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期164-168,共5页

利用变温光致发光(PL)研究了In0.182Ga0.818As/GaAs应变及应变补偿量子阱在77～300 K温度范围内的发光特性。随着温度T的升高,PL峰位向低能方向移动。在应力作用下In0.182Ga0.818As/GaAs量子阱的价带顶轻空穴带和重空穴带发生了劈裂。... 利用变温光致发光(PL)研究了In0.182Ga0.818As/GaAs应变及应变补偿量子阱在77～300 K温度范围内的发光特性。随着温度T的升高,PL峰位向低能方向移动。在应力作用下In0.182Ga0.818As/GaAs量子阱的价带顶轻空穴带和重空穴带发生了劈裂。通过理论计算推导应变随温度变化对InxGa1-xAs/GaAs量子阱带隙能量的影响。在Varshni公式基础上,引入由应力导致的带隙能量变化项ΔEg。带隙能量计算结果与实验数据吻合较好。通过不同温度下光致发光半峰全宽的变化验证了应力随温度变化对量子阱发光峰的影响。 展开更多

关键词 分子束外延 ingaas/gaas 应变量子阱 变温光致发光

在线阅读 下载PDF 职称材料

高性能GaAs／AlGaAs量子阱红外探测器的研制 被引量：1

13

作者 吴人齐 尹洁 +3 位作者 项金真 陈正豪 崔大复 周均铭 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 1994年第2期40-42,49,共4页

ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多量子阱结构的红外探测器是近几年出现的一种新型红外探测器。本文对其基本原理作了介绍。并报导了最新研制成果；Ｄλ＝１．４２×１０１１ｃｍＨｚ１／２Ｗ－１，Ｒλ＝２．３２×１０６Ｖ／Ｗ，峰值... ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多量子阱结构的红外探测器是近几年出现的一种新型红外探测器。本文对其基本原理作了介绍。并报导了最新研制成果；Ｄλ＝１．４２×１０１１ｃｍＨｚ１／２Ｗ－１，Ｒλ＝２．３２×１０６Ｖ／Ｗ，峰值响应为８．５μｍ的高性能ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱红外探测器。 展开更多

关键词 量子阱 红外探测 砷化镓 ALgaas

在线阅读 下载PDF 职称材料

In_xGa_（1－x）As缓冲层上In_yGa_（1－y）As／（Al）Ga

14

作者 王小军 刘伟 +2 位作者 胡雄伟 王启明 黄美纯 《光子学报》 EI CAS CSCD 1996年第12期1089-1094,共6页

本文中，发现在Ｉｎ＿ｘＧａ＿(１－ｘ)Ａｓ缓冲层上非故意掺杂的ＩｎｙＧａ＿(１－ｙ)Ａｓ／（Ａｌ）ＧａＡｓ超晶格样品中存在着两个互相反向的自建电场区，一个位于样品表面，另一个位于Ｉｎ＿ｘＧａ＿(１－ｘ)Ａｓ缓冲层和超晶格界... 本文中，发现在Ｉｎ＿ｘＧａ＿(１－ｘ)Ａｓ缓冲层上非故意掺杂的ＩｎｙＧａ＿(１－ｙ)Ａｓ／（Ａｌ）ＧａＡｓ超晶格样品中存在着两个互相反向的自建电场区，一个位于样品表面，另一个位于Ｉｎ＿ｘＧａ＿(１－ｘ)Ａｓ缓冲层和超晶格界面．据此，合理地解释了样品的光伏测试结果，并对此类样品的ＭＯＣＶＤ生长工艺给予指导． 展开更多

关键词 光伏测量 Inggaas 应变量子阱

在线阅读 下载PDF 职称材料

非对称结构大功率940nm量子阱激光器

15

作者 蒋锴 李沛旭 +3 位作者 张新 汤庆敏 夏伟 徐现刚 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期110-114,共5页

为改善940 nm大功率InGaAs/GaAs半导体激光器输出特性,通过模拟计算了非对称波导层及限制层结构的光场分布,并参照模拟制作了非对称结构半导体激光器器件。采用低压金属有机物气相沉积(LP-MOCVD)生长技术,获得了低内吸收系数的高质量外... 为改善940 nm大功率InGaAs/GaAs半导体激光器输出特性,通过模拟计算了非对称波导层及限制层结构的光场分布,并参照模拟制作了非对称结构半导体激光器器件。采用低压金属有机物气相沉积(LP-MOCVD)生长技术,获得了低内吸收系数的高质量外延材料,通过实验数据计算得到激光器材料内吸收系数仅为0.44mm^(-1)。进而通过管芯工艺制作了条宽100μm、腔长2000μm的940 nm半导体激光器器件。25℃室温10 A直流连续(CW)测试镀膜后器件阈值电流251 mA,斜率效率1.22 W/A,最大输出功率达到9.6 W,最大光电转化效率超过70%。 展开更多

关键词 量子阱激光器 大功率 非对称结构 ingaas/gaas 金属有机物化学气相沉积

在线阅读 下载PDF 职称材料