量子點(diǎn)鏈材料具有將電子限制在一維空間內(nèi)的特性并且具備類(lèi)量子線的特征,這使得量子點(diǎn)鏈相對(duì)于其他材料來(lái)說(shuō)具有許多優(yōu)勢(shì)。本論文工作是對(duì)InGaAs量子點(diǎn)鏈材料在形貌、光電性質(zhì)、發(fā)光特征及應(yīng)力等方面的各向異性進(jìn)行研究。我們主要通過(guò)系統(tǒng)的研究方法和實(shí)驗(yàn)方法理解不同生長(zhǎng)參數(shù)對(duì)量子點(diǎn)鏈的生長(zhǎng)過(guò)程以及各向異性特性的影響。主要研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)果如下:(1)研究了不同生長(zhǎng)溫度下得到的InGaAs/GaAs量子點(diǎn)鏈材料的各向異性特征。較低溫度下(485oC)生長(zhǎng)的樣品,量子點(diǎn)隨機(jī)排布,呈現(xiàn)各向同性特征。隨著生長(zhǎng)溫度升高,樣品表面的量子點(diǎn)形成排布有序鏈狀結(jié)構(gòu),各向異性增強(qiáng),溫度進(jìn)一步升高,其形貌各向異性會(huì)有一定程度的削弱,在這個(gè)過(guò)程中,量子點(diǎn)鏈的形成及鏈內(nèi)量子點(diǎn)之間的耦合造成載流子沿著成鏈方向的隧穿和轉(zhuǎn)移,使得量子點(diǎn)鏈具有獨(dú)特的各向異性光電特性。拉曼光譜分析表明,隨著生長(zhǎng)溫度的升高,InGaAs量子點(diǎn)TO和LO兩個(gè)聲子峰均出現(xiàn)不同程度的紅移現(xiàn)象,這是由于生長(zhǎng)溫度升高的過(guò)程中,晶體的熱膨脹導(dǎo)致原子間距發(fā)生變化并提高了生長(zhǎng)過(guò)程中原子的擴(kuò)散速率,導(dǎo)致聲子頻率降低,拉曼峰位向低波數(shù)移動(dòng),同時(shí)引起拉曼峰展寬。變激發(fā)功率PL譜測(cè)量結(jié)果表明,在量子點(diǎn)鏈成鏈[01-1]方向上存在量子點(diǎn)之間的耦合和載流子轉(zhuǎn)移,這是量子點(diǎn)鏈結(jié)構(gòu)特有的各向異性特征,這一過(guò)程隨著樣品生長(zhǎng)溫度的升高而變化,即與量子點(diǎn)空間有序特征的各向異性相關(guān)聯(lián),這一過(guò)程同樣影響量子點(diǎn)鏈樣品PL譜的峰位及半高寬隨測(cè)試溫度的變化。通過(guò)TRPL測(cè)量和對(duì)量子點(diǎn)熒光壽命的擬合,進(jìn)一步揭示了量子點(diǎn)鏈內(nèi)載流子的各向異性運(yùn)輸過(guò)程。隨著生長(zhǎng)溫度的升高,樣品的熒光偏振度出現(xiàn)先上升后下降的現(xiàn)象,這與樣品在形貌及微電子等方面的表現(xiàn)是相符的。(2)研究了不同In組份的InGaAs/GaAs量子點(diǎn)鏈材料的各向異性特征。由于晶格失配與兩種結(jié)構(gòu)之間存在的應(yīng)力成正比,而In含量的增加會(huì)加大InGaAs與GaAs的晶格失配,并增大量子點(diǎn)生長(zhǎng)過(guò)程中的應(yīng)力作用,進(jìn)而影響量子點(diǎn)的橫向排序,造成量子點(diǎn)鏈結(jié)構(gòu)的各向異性增強(qiáng)。RSM結(jié)果表明較高的銦組份會(huì)增強(qiáng)InGaAs層的應(yīng)力各向異性。變激發(fā)功率測(cè)量得到的穩(wěn)態(tài)PL譜結(jié)果表明,隨著In含量升高,成鏈方向上量子點(diǎn)間的耦合作用增強(qiáng),量子點(diǎn)成鏈對(duì)樣品發(fā)光的影響也就越明顯。通過(guò)變溫PL測(cè)試,可以得出In含量較高的樣品熱激活能較低,這說(shuō)明量子點(diǎn)鏈內(nèi)部載流子隧穿和轉(zhuǎn)移需要克服的勢(shì)壘較低,載流子的輸運(yùn)具有各向異性特征,這同樣影響到載流子的的熱激發(fā)和再布居過(guò)程及量子點(diǎn)鏈樣品的熒光輻射壽命。
【學(xué)位單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類(lèi)】：TB383.1;O471.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2883002