InAs/GaSb Ⅱ型超晶格的拉曼和光致发光光谱

采用分子束外延(MBE)技术,在GaSb(100)衬底上外延生长晶体结构完整和表面平整的Ⅱ型超晶格InAs(1.2 am)/GaSb(2.4 am).拉曼光谱表明:随着温度从70 K升高至室温,由于热膨胀作用和光声子散射过程中的衰减,超晶格纵光学声子拉曼频移向低波数方向移动5 cm~(-1),频移温度系数约为0.023 cm~(-1)/K.光致发光(PL)峰在2.4～2.8 μm,由带间辐射复合和束缚激子复合构成,2.55 μm PL峰随温度变化(15～150 K)发生微小红移,超晶格中InAs电子带与GaSb空穴带带间距随温度变化比体材料的禁带宽度小.PL发光强度在15～50 K随温度升高而升高,在60～150 K则相反,并在不同温度段表现出不同的温度依赖关系.

GaAs基短周期InAs/GaSb超晶格红外探测器研究

采用分子束外延(MBE)方法,在(001)GaAs衬底上生长了短周期Ⅱ型超晶格(SLs):InAs/GaSb (2ML/8ML)和InAs/GaSb (8ML/8ML).从X射线衍射(HRXRD)中计算出超晶格周期分别为31.2(A)和57.3(A).室温红外透射光谱表明两种超晶格结构在短波2.1μm和中波5μm处有明显吸收.通过腐蚀、光刻和欧姆接触,制备了短波和中波的单元光导探测器.在室温和低温下进行光谱响应测试和黑体测试,77K下,50%截止波长分别为2.1μm和5.0μm,黑体探测率D~·_(bb)均超过2×10~8cmHz~(1/2)/W.室温下短波探测器D~·_(bb)超过10~8cmHz~(1/2)/W.

可用于弱光探测器的量子线研究进展

以量子线作为导电沟道的场效应弱光探测器可在低工作电压下达到很高灵敏度.文章主要对可用于此种弱光探测器的V型和脊形量子线的生长机理和制备方法进行综述,给出了量子线的PL测试结果.采用MBE外延生长法在V型槽图形衬底上生长了OaAs/AlGaAs量子线FET外延结构,扫描电子显微镜下初步判定在V型槽底部形成了截面近三角形的量子线结构.

InGaAs/InAlAs雪崩光电二极管仿真设计

设计了一种InGaAs/InAlAs雪崩光电二极管(APD),并利用MEDICI软件进行了模拟仿真。器件采用背入射探测方式。雪崩增益区采用埋层设计,省略了保护环等结构;并使用双层掺杂,有效降低了增益区电场的梯度变化。由于结构简单,因此仅需要利用分子束外延(MBE)生长精确控制每层结构即可。由于InAlAs材料的空穴与电子的离化率有较大的差异,因此器件具有较低的噪声因子。

生长温度对InAs／GaSb超晶格晶体结构和表面形貌的影响

采用分子束外延（MBE）技术，在GaSb（100）衬底上外延生长InAs（4ML）／GaSb（8ML）超晶格（SLs）。研究了生长温度（400～440℃）对超晶格晶体结构和表面形貌的影响。结果表明，420℃生长的超晶格结构完整和表面粗糙度最小，其荧光光谱（PL）峰值波长在约2．54μm处，响应光谱50％截止波长在约2．4μm处。通过控制快门顺序形成InSb和混合两种界面，并发现生长温度强烈影响混合界面InAs／GaSb超晶格结构和表面形貌，而对InSb界面超晶格的影响较小。

基于图形衬底的InAs/GaAs量子点和量子环液滴外延

液滴外延生长半导体材料是一种较为新颖的MBE生长技术,而图形衬底对液滴外延的影响到目前为止并没有非常详细的研究结果.作者在GaAsμm级别图形衬底上进行了InAs的液滴外延生长,并在不同结构的图形衬底上得到了不同的InAs量子点和量子环生长结果.基于生长结果,分析了图形衬底对液滴外延的影响和液滴外延下量子点和量子环的形成机制以及分布规律.

以金属为缓冲层在Si（111）上分子束外延GaN及其表征

用电子束蒸发方法在Si（111）衬底上蒸发了Au/Cr和Au/Ti/Al/Ti两种金属缓冲层,然后在金属缓冲层上用气源分子束外延（GSMBE）生长GaN.两种缓冲层的表面都比较平整和均匀,都是具有Au（111）面择优取向的立方相Au层.在Au/Cr/Si（111）上MBE生长的GaN,生长结束后出现剥离.在Au/Ti/Al/Ti/Si（111）上无AlN缓冲层直接生长GaN,得到的是多晶GaN;先在800℃生长一层AlN缓冲层,然后在710℃生长GaN,得到的是沿GaN（0001）面择优取向的六方相GaN.将Au/Ti/Al/Ti/Si（111）在800℃下退火20min,金属层收缩为网状结构,并且成为多晶,不再具有Au（111）方向择优取向.

脊形InGaAs量子阱激光器的高频响应研究

对MBE生长的InGaAs量子阱（QW）激光器的频率特性进行了研究。研制了InGaAsQW脊波导结构的激光器，通过控制脊的腐蚀深度，得到阈值电流密度为300A／cm~2的激光器，且激光器在常温下工作稳定，输出功率较大，其阈值电流附近3dB带宽超过2GHz。比较了不同电极面积时器件的调制响应，结果表明小面积电极可以有效提高器件的调制带宽。

160×128元多量子阱长波红外焦平面探测器件研制

报道了新研制出的160×128元GaAs/AlGaAs多量子阱长波红外焦平面器件.使用MBE的方法在半绝缘的GaAs衬底上生长器件结构;开发了用普通光刻技术和离子束刻蚀法制备2D光栅技术,以及探测器芯片与读出电路互联技术.在77 K时测试,器件的平均峰值探测率D~*_λ=1.28×10~(10) cmW~(-1)Hz~(1/2),峰值波长为λ_p=8.1μm,截止波长为λ_c=8.47μm.器件的非盲元率≥98.8%,不均匀性10%.

Room temperature continuous wave operation of 1.33-micron InAs/GaAs quantum dot laser with high output power

Continuous wave operation of a semiconductor laser diode based on five stacks of InAs quantum dots (QDs) embedded within strained InGaAs quantum wells as an active region is demonstrated. At room temperature, 355-mW output power at ground state of 1.33-1.35 microns for a 20-micron ridge-waveguide laser without facet coating is achieved. By optimizing the molecular beam epitaxy (MBE) growth conditions, the QD density per layer is raised to 4*10^(10) cm^(-2). The laser keeps lasing at ground state until the temperature reaches 65 Celsius degree.

InAlAs量子点材料的AFM和拉曼散射研究

对分子束外延（MBE）自组织生长的InAlAs量子点材料进行了拉曼散射实验。结合原子力显微镜（AnD对量子点形貌观察的结果，分析了InAlAs量子点生长过程中尺寸、密度和均匀性的改变，并研究了三维岛的结构对拉曼谱线的影响。对InAlAs淀积厚度不同样品的拉曼谱分析表明，岛状结构的尺寸横纵比与类GaAsLO模和类AlAs LO模的半高全宽有密切关系。不同偏振下的拉曼实验证实了该结构中的光学声子在Z（X,X）Z偏振条件下为非拉曼活性。

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.

GaAs基GaAsSb／GaInAs双层量子阱的发光

嵌入GaAs中的GaAsSb／GaInAs量子阱因其在1．3～1．5μm光通信波段发光的潜力而受到关注，我们研究了一系列MBE生长的GaAsSb／GaInAs量子阱样品的光致发光，发现所有样品在室温下都出现了一个较强的、波长在1．3μm附近的低能峰和一个较弱的高能峰。变温及变激发功率的荧光谱测量研究发现，高能峰只有在150K以上的测试条件下才能观测到，并且其相对强度随着温度的升高而增加，其调制光谱显示出第一类跃迁的特征。他们建立了理论模型，计算的结果支持将这一发光峰指派为GaInAs层内电子的基态与重空穴激发态间的跃迁，并与实验数据吻合得很好。同时初步讨论了改善1．3μm的低能峰发光的方法。

Material Growth and Device Fabrication of GaAs Based 1.3μm GaInNAs Quantum Well Laser Diodes

Material growth and device fabrication of the first 1.3μm quantum well （QW） edge emitting laser diodes in China are reported. Through the optimization of the molecular beam epitaxy （MBE） growth conditions and the tuning of the indium and nitrogen composition of the GalnNAs QWs, the emission wavelengths of the QWs can be tuned to 1.3μm. Ridge geometry waveguide laser diodes are fabricated. The lasing wavelength is 1.3μm under continuous current injection at room temperature with threshold current of 1kA/cm^2 for the laser diode structures with the cleaved facet mirrors. The output light power over 30mW is obtained.

在复合衬底γ-Al2O3／Si（001）上生长GaN

采用分子束外延（MBE）生长方法，使用γ-Al2O3材料作为新型过渡层，在Si（001）衬底上获得了没有裂纹的GaN外延层，实验结果表明使用γ-Al2O3过渡层有效地缓解了外延层中的应力．通过生长并测试分析几种不同结构的外延材料，研究了复合衬底γ-Al2O3／Si（001）生长GaN情况，得到了六方相GaN单晶材料，实现了GaNC面生长．预铺薄层Al及高温AIN层可以提高GaN晶体质量，低温AIN缓冲层可以改善GaN表面的粗糙度．为解决Si（001）衬底上GaN的生长问题提供了有益的探索。