高质量InAs单晶材料的制备及其性质

利用液封直拉法（LEC）生长了直径50mm〈100〉和（111〉晶向的InAs单晶．分析研究了n型杂质Sn，S和p型杂质Zn，Mn的分凝特性、晶格硬化作用、掺杂效率等．利用X射线双晶衍射分析了晶体的完整性．对InAs晶片的抛光、化学腐蚀和清洗进行了分析，在此基础上实现了抛光晶片的开盒即用（EPI—READY）．

InAs/GaAs透镜形量子点超晶格材料的纵向和横向周期对应变场分布的影响

对量子点超晶格材料中量子点纵向周期和同层量子点的横向周期间距对量子点及其周围应变场分布的影响进行了系统的研究.结果表明，横向和纵向周期通过衬底材料之间的长程相互作用对量子点沿中心轴路径应变分布的影响效果正好相反，在适当条件下，两者对量子点应变场分布的影响可以部分抵消.同时也论证了在单层量子点和超晶格量子点材料中，计算量子点的电子结构时，应综合考虑量子点空间周期分布对载流子限制势的影响，不能简单的利用孤立量子点模型来代替.

1.3μm InGaAs/InAs/GaAs Self-Assembled Quantum Dot Laser Diode Grown by Molecular Beam Epitaxy

The growth of multi-layer InGaAs/InAs/GaAs self-assembled quantum dots （QDs） by molecular beam epitaxy （MBE） is investigated,and a QD laser diode lasing at 1.33μm in continuous operation mode at room temperature is reported. The full width at half maximum of the band edge emitting peaks of the photoluminescence （PL） spectra at room temperature is less than 35meV for most of the multi-layer QD samples,revealing good,reproducible MBE growth conditions. Moreover,atomic force microscopy images show that the QD surface density can be controlled in the range from 1×10^10 to 7 ×10^10 cm^-2 . The best PL properties are obtained at a QD surface density of about 4×10^10cm^-2. Edge emitting lasers containing 3 and 5 stacked QD layers as the active layer lasing at room temperature in continuous wave operation mode are reported.

InAs Wires on InP （001）

The heterostructure of InAs/In0.52Al0.48As/InP is unique in that InAs wires instead of dots self-assemble in molecular beam epitaxy. These InAs wires have some distinctive features in their growth and structure. This paper summarizes the investigations of the growth and structural properties of InAs wires that have been performed in our laboratory recently.

Growth of Space Ordered on GaAs（100） Vicinal 1.3μm InAs Quantum Dots Substrates by MOCVD

Space ordered 1.3μm self-assembled InAs QDs are grown on GaAs（100） vicinal substrates by MOCVD. Photoluminescence measurements show that the dots on vicinal substrates have a much higher PL intensity and a narrower FWHM than those of dots on exact substrates, which indicates better material quality. To obtain 1.3μm emissions of InAs QDs, the role of the so called InGaAs strain cap layer （SCL） and the strain buffer layer （SBL） in the strain relaxation process in quantum dots is studied. While the use of SBL results only in a small change of emission wavelength,SCL can extend the QD＇s emission over 1.3μm due to the effective strain reducing effect of SCL.

多层InAs量子点的光致发光研究

采用MBE设备生长了多层InAs／GaAs量子点结构，测量了其变温光致发光谱和时间分辨光致发光谱。结果表明多层量子点结构有利于减小发光峰的半高宽，并且可以提高发光峰半高宽和发光寿命的温度稳定性。实验发现，加InGaAs盖层后，量子点发光峰的半高宽进一步减小，最小达到23．6meV，并且发光峰出现红移。原因可能在于InGaAS盖层减小了InAs岛所受的应力，阻止了In组分的偏析，提高了InAs量子点尺寸分布的均匀性和质量，导致载流子在不同量子点中的迁移效应减弱。

超品格覆盖层对拓展InAs量子点发光波长的影响

提出了一种调节InAs量子点长波长发光的方法．采用分子束外延生长GaAs／InAs短周期超晶格作覆盖层，可以拓展量子点发光波长至1．3μm～1．5μm．研究了不同超晶格周期作覆盖层对InAs量子点的晶体结构和光学特性的影响

垂直耦合自组织InAs双量子点中激子能的计算

在有效质量近似条件下研究了垂直耦合的自组织InAs/GaAs量子点的激子态.在绝热近似条件下,采用传递矩阵方法计算了电子和空穴的能谱.通过哈密顿量矩阵的对角化,对电子和空穴间的库仑相互作用进行了精确处理.讨论了两量子点间的垂直距离对激子基态能的影响.从基态波函数概率分布的角度,讨论了激子的束缚能.计算了重空穴和轻空穴激子的基态能随外部垂直磁场变化的函数关系.计算了量子点大小(量子点半径)对激子能的影响.

大尺寸InAs/GaAs量子点的静压光谱

在低温15K和0～9GPa范围内对厚度为7.3nm、横向尺寸为78nm的自组织InAs/GaAs量子点进行了压力光谱研究.观测到大量子点的基态与第一激发态发光峰,其压力系数只有69和72meV/GPa,比小量子点的压力系数更小.基于非线性弹性理论的分析表明失配应变与弹性系数随压力的变化是大量子点压力系数小的主要原因之一.压力实验结果还表明大量子点的第一激发态发光峰来源于电子的第一激发态到空穴的第一激发态的跃迁.

Stable Temperature Characteristics of InAs/GaAs Quantum Dots at Long Wavelength Emission

The time-resolved photoluminescence and steady photoluminescence (TRPL and PL) spectra on self-assembled InAs/GaAs quantum dots (QDs) are investigated. By depositing GaAs/InAs short period superlattices (SLs), 1. 48 μtm emission is obtained at room temperature. Temperature dependent PL measurements show that the PL intensity of the emission is very steady. It decays only to half as the temperature increases from 15 K to room temperature, while at the same time, the intensity of the other emission decreases by a factor of 5 orders of magnitude. These two emissions are attributed to large-size QDs and short period superlattices (SLs), respectively. Large-size QDs are easier to capture and confine carriers,which benefits the lifetime of PL, and therefore makes the emission intensity insensitive to the temperature.

分子束外延生长的InAs/GaAs自组织量子点发光特性

研究了分子束外延生长的覆盖了1nm的InxAl1-xAs(x=0.2,O.3)和3nm的Ino2Gao8As复合应力缓冲层InAs/GaAs自组织量子点(QD)光致发光(PL)特性.加InAlAs层后PL谱红移到1.33μm,室温下基态和第一激发态间的跃迁能级差增加到86meV.高In组份的InAlAs有利于获得较长波长和较窄的半高宽(FWHM).对于覆盖复合应力缓冲层的QD不会使波长和FWHM发生显著变化,但可以使基态和第一激发态间的能级差进一步增大.这些结果归因于InAlAs能够有效的抑制In的偏析,减少应力,使QD保持较高的高度.同时,由于InAlAs具有较高的限制势垒,可以增加基态和第一激发态间的能级差.

InP基多周期InAs/InAlGaAs量子点阵列的结构和光学性质

在InP(001)衬底上使用分子束外延技术自组织生长了多周期InAs/InAlGaAs量子点阵列结构.根据对透射电镜和光致发光谱结果的分析,认为引入与InP衬底晶格匹配的InAlGaAs缓冲层可以获得较大的InAs量子点结构,而InAlGaAs层的表面特性对InAs量子点的结构及光学性质有很大影响.对InP基InAlGaAs缓冲层上自组织量子点的形核和演化机制进行了探讨,提出量子点的演化过程表现为量子点的合并长大并伴随着自身的徙动,以获得能量最优的分布状态.

利用GaAs基上InGaAs应变层制备有序排列的InAs量子点

在GaAs基In x Ga1-xAs( x =0.15)应变层上生长了InAs 量子点(QD)层,通过分析各层之间的应力状况和位错的演变过程,配合生长过程中对反射式高能电子衍射仪(RHEED)实时监测,并观察生长后的表面形貌,发现可以通过控制应变层厚度来控制应变层表面布纹结构的宽度,而且在应变层厚度低于位错增殖的临界厚度时布纹宽度较窄.如果同时控制QD层在刚刚出点,则QD主要沿着较窄的布纹结构排列,从而得到有序排列的QD.

InAs/GaAs柱形岛的制备及特性研究

利用固源分子束外延(MBE)的方法经SK模式自组装生长由多层InAs/GaAs量子点组成的柱形岛.具体分析了GaAs间隔层厚度,生长停顿时间以及InAs淀积量对发光峰波长的影响.原子力显微镜(AFM)结果显示柱形岛表面的形状和尺寸都比较均匀;室温下不同高度的柱形岛样品的发光波长分别达到1.32和1.4μm,而单层量子点的发光波长仅为1.1μm,充分说明了量子点高度对发光波长的决定性影响,这为调节量子点发光波长提供了一种直观且行之有效的方法.

自组织生长单层InAs量子点结构中浸润层与量子点发光的时间分辨谱研究

在GaAs(100)的衬底上，采用MBE自组织方法生长了单层层厚分别为2和2．5ML的InAs层。通过原子力显微镜(AFM)观察，证实已在InAs层中形成量子点。采用光致发光谱及时间分辨谱对InAs量子点及浸润层开展研究和对比，分析了单层InAs量子点和浸润层中的载流子迁移过程，较好地解释了实验结果。