InAs/GaAs自組裝量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)作為準(zhǔn)零維材料,由于有量子限域效應(yīng),在基礎(chǔ)物理研究和微電子光電子器件應(yīng)用領(lǐng)域都具有重要的意義。目前InAs/GaAs量子點(diǎn)體系廣泛用于激光器、太陽能電池和量子點(diǎn)紅外探測器等領(lǐng)域。InAs量子點(diǎn)中載流子輸運(yùn)過程對器件的性能有著至關(guān)重要的影響。光致發(fā)光譜是一種無損傷、高效的研究半導(dǎo)體材料中的載流子復(fù)合和輸運(yùn)特性的檢測方法。本論文主要通過測試InAs/GaAs量子點(diǎn)的光致發(fā)光特性和電學(xué)特性,分析量子點(diǎn)中的載流子輸運(yùn)特性,提出新的物理模型,并通過調(diào)節(jié)InAs/GaAs量子點(diǎn)的生長參數(shù),擴(kuò)展量子點(diǎn)的吸收波長,應(yīng)用于太陽能電池中。具體的研究內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:通過測試量子點(diǎn)大小呈現(xiàn)雙模分布的3 ML InAs量子點(diǎn)在共振激發(fā)和非共振激發(fā)模式下的變溫光之熒光發(fā)光譜,發(fā)現(xiàn)在非共振激發(fā)條件下,變溫PL呈單峰且強(qiáng)度呈單調(diào)下降趨勢,在共振激發(fā)條件下,出現(xiàn)雙峰結(jié)構(gòu),隨著溫度升高,大的量子點(diǎn)PL淬滅較快,小的量子點(diǎn)淬滅較慢,推測在InAs量子點(diǎn)內(nèi)的共振激發(fā)載流子不能在不同量子點(diǎn)之間進(jìn)行輸運(yùn),而是傾向于弛豫到基態(tài)進(jìn)行輻射復(fù)合發(fā)光。在10個(gè)周期的InAs/GaAs量子點(diǎn)兩側(cè)加入n-... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)北京市

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體帶隙和晶格常數(shù)圖

用 4 個(gè)價(jià)電子形成共價(jià)鍵，即正四面體的分布格式，形成 GaA成晶體來看，GaAs 的化學(xué)鍵是共價(jià)鍵。但是，GaAs 晶體是原子構(gòu)成的，這兩種原子的電負(fù)性不同。Ga 原子電負(fù)性小。共價(jià)鍵中的電子對更傾向于 As 原子一邊，即從量子力學(xué)的子對出現(xiàn)在 As 原子周圍的概率大。 因此這種共價(jià)鍵具有一和 As 原子的電負(fù)性差是 0.37，所以該極性共價(jià)鍵有 30%的子的配位數(shù)是 4，一個(gè) Ga 原子周圍有 4 個(gè) As 原子，一個(gè) Ga 原子。Ga 原子與 As 原子的連線是<111>晶向，（111）面是由于 GaAs 之間的共價(jià)鍵有 30%左右的離子鍵特性，因此面緊密。而（110）晶面之間的化學(xué)鍵是非極性共價(jià)鍵，鍵能相對體的自然解理面。

第一章 緒論GaAs 在室溫下的晶格常數(shù)是 5.65325 ，InAs 在室溫下的晶格常數(shù)是 6.0583 ，兩者的晶格失配度為 7.16%。InxGa1-xAs 的晶格常數(shù)遵循 Vegard's law[10]，即線性疊加原理： 1 = ( ) (1-1)InxGa1-xAs 和 InAs 與 GaAs 晶格失配，在 GaAs 襯底上外延上述材料屬于異質(zhì)外延，一開始 InxGa1-xAs 和 InAs 晶格常數(shù)大承受壓應(yīng)力，GaAs 晶格常數(shù)小承受拉應(yīng)力，此時(shí)形成共格界面；隨著異質(zhì)外延厚度增加，超過臨界厚度后出現(xiàn)位錯(cuò)呈現(xiàn)半共格界面；超過臨界厚度后，應(yīng)力釋放，弛豫，呈現(xiàn)非共格界面，生長量子點(diǎn)或者 cross hatch 缺陷[11]。圖 1.3 是晶體共格界面、半共格界面、非共格界面的示意圖。


本文編號：3114803