3μm GaInNAs/GasAs Quantum Well Resonant Cavity Enhanced Photodetector

A 1.3μm GaInNAs resonant cavity enhanced (RCE) photodetector (PD) has been grown by molecular beam epitaxy (MBE) monolithically on (100) GaAs substrate using a home-made ion-removed dc-plasma cell as nitrogen source. A transfer matrix method was used to optimize the device structure. The absorption region is composed of three GaInNAs quantum wells separated by GaAs layers. Devices were isolated by etching 130μm-diameter mesas and filling polyamide into grooves. The maximal quantum efficiency of the device is about 12% at 1.293μm. Full width at half maximum (FWHM) is 5.8nm and 3dB bandwidth is 304MHz. Dark current is 2 * 10~(-11) A at zero bias voltage. Further improvement of the performance of the RCE PD can be obtained by optimizing of the structure design and MBE growth conditions.

Exciton Localization and Delocalization in GaNAs/GaAs Quantum Wells

We have studied exciton localization and delocalization effect in GaNAs/GaAs quantum wells (QWs) grown by molecular beam epitaxy (MBE) using photoluminescence (PL) and timeresolved PL measurements. Studied results suggest that, at low temperature and under a conventional CW excitation, measured PL spectra were dominated by localized exciton (LE) emission caused by potential fluctuations in GaNAs layer. However, under short pulse laser excitation, it is different. An extra high-energy PL peak comes out from GaNAs/GaAs QWs and dominates the PL spectra under high excitation and/or at high temperature. By investigation, we have attributed the new PL peak to the recombination of delocalized excitons in QWs. This recombination process competes with the localized exciton emission, which, we believe, constitutes the "S-shaped" temperature-dependent emission shift often reported in ternary nitrides of InGaN and AlGaN in the literature.

半导体材料研究的新进展（续）

光学微腔是指具有高品质因子而尺寸与谐振光波长（1）相比拟的光学微型谐振器。随着MBE、MOCVD生长技术和现代微细加工技术发展，设计、制造有实用价值的光学微腔已成为可能，关在低（无）阈值激光器研制方面取得了很大进展。大家知道，当光腔尺度与光波长可比拟时，腔内真空场的光学模式数则大大减小（1个光学模式占有相当于(λ／2n)~3大小体积，n为介质有效折射率)。在理想情况下，若用一个边长为半波长，周界为全反射壁的立方微腔，有可能将一个单模光场分离出来，这为实现低（无）阈值激光器的研制提供了科学依据。

微光电子集成灵巧象素器件

采用MBE生长出大周期GaAs/AlGaAs多量子阱外延材料，研制了适用于倒装焊结构的自电光效应器件列阵，并与Si CMOS电路通过倒装焊工艺集成为微光电子集成灵巧象素器件。通过对光电特性测试表明，器件具有良好的光探测和光调制性能。

红光InAlAs量子点的结构和光学性质

利用MBE方法在(001)衬底上成功地生长了密度大、尺寸小、发红光的InAlAs/Al-GaAs量子点结构。通过原子力显微镜观测表明，InAlAs量子点的密度和大小都随覆盖厚度的增加而增大；发现Al原子的表面迁移率决定InAlAs量子点的形貌。光荧光谱证实了量子点的发光峰值在红光范围，并结合形貌的统计得到了量子点的发光峰展宽主要是受量子点的横向尺寸影响。

Au-GaN肖特基结的伏安特性

在MBE和MOCVD两种方法制备的n-GaN材料上制作了Au-GaN肖特基结，测定了肖特基结的室温I-V特性。分析表明

GaAs/GaAlAs量子阱激子能量调谐的新方法

用分子束外延技术(MBE)在GaAs量子阱中嵌入InAs亚单层，可以有效地改变量子阱的激子能量，从而达到波长调谐的目的。激子能量的调谐范围取决于量子阱宽度，并和InAs层厚度有关。利用有效质量近似，计算给出了能量调谐曲线，结果与实验符合较好。该文给出的结果提供了一种改变量子阱发光器件波长的新方法。

室温脉冲激射的纵向控制InAs量子点激光器

利用一种新近提出的MBE自组织InAs/GaAs量子点生长方式，制成条型激光器，在室温脉冲工作条件下实现了激射。与测得的光致发光(PL)谱对照，发现激射峰位与量子点的PL谱峰位基本吻合。不同激光器结构的样品激射峰有相当大的移动，说明了激射来自量子点。在其它条件完全相同而仅有源区不同的条件下，纵向控制量子点激光器的阈值电流只是垂直耦合量子点激光器的1/3(60mA:200mA)，给出了一个简单的解释，并据此提出了一种实现调节量子点激光器激射能量的方法。

InGaAs/InAlAs多量子阱电吸收光调制器

用国产MBE设备生长出与InP衬底晶格匹配的InGaAs/InAlAs多量子阱材料，并对材料的量子限制Stark效应及其与光偏振方向有关的各向异性电吸收特性进行研究。用该种材料制作的脊波导结构电吸收调制器在2.4V驱动电压下实现了20dB以上消光比，光3dB带宽达3GHz。

扫描隧道显微镜对InAs/GaAs自组织生长量子点的准原位研究

报道了用MBE-SPM联合系统对InAs/GaAs量子点进行准原位研究的初步结果。STM图像表明，在对n~+-GaAs衬底进行脱氧处理后，通过生长GaAs缓冲层能有效的改善表面质量。在缓冲层上继续生长2单原子层InAs后形成了量子点。SPM与透射电子显微镜给出的量子点形貌的异同在文中也给出了合理的解释，该研究工作的进一步深入将对自组织生长量子点的生长机理的理解和样品质量的提高有重要意义。

不同温度下快速热退火对SiGe量子阱光致发光谱的影响

对GS-MBE生长的Si/SiGe/Si量子阱结构用快速热退火(RTA)方法进行处理，研究了其在低温下的光致发光(PL)特性。发现存在一个最佳退火温度范围，使得PL谱的发光得到改善。随着退火温度的继续提高，PL谱线发生兰移，发光强度下降。认为这种趋势是由内部缺陷和位错以及Si/SiGe/Si量子阱结构在退火过程中相应的变化所导致。辅助的缺陷显微观察证实了此结论。

GaAs脊形量子线发光性质的光致发光谱研究

报道了用MBE非平面生长方法制备的GaAs脊形量子线发光性特实验研究。低温、微区、变温和极化光致发光谱等的测试分析表明

GaN外延层的拉曼散射研究

测量了用MOCPE方法生长在尖晶石衬底上的GaN外延层和用MBE方法生长在蓝宝石衬底上的GaN外延层的喇曼散射,测量在室温下进行。

分子束外延GaAs/AlGaAs超晶格缓冲层量子阱材料的研究

采用分子束外延技术(MBE)生长了GaAs/AlGaAs单量子阱和多量子阱材料。采用GaAs/AlGaAs超晶格缓冲层掩埋衬底缺陷，获得的量子阱结构材料被成功地用于制作量子阱激光器。波长为778nm的激光器，最低阈值电流为30 mA，室温下线性光功率大于20 mW。

用于掺铒光纤放大器泵浦源的高性能980nm InGaAs应变量子阱激光器

利用分子束外延(MBE)方法研制出了高质量的InGaAs/AlGaAs应变量子阱激光器外延材料，其最低的阈值电流密度可达到120A/cm~2，激发波长在980nm左右。获得了高性能的适合于掺铒光纤放大器用的980nm量子阱激光器泵浦源，其典型的阈值电流为15mA，外微分量子效率的典型值和最好值分别为0.8mW/mA和10.mW/mA，线性输出功率大于120mW，在20℃-50℃的特征温度T_0为125K。器件在50℃，80mW下的恒功率老化实验表明具有较好的可靠性，与掺铒单模光纤耦合的组合件出纤功率可达63mW。