1.3微米发光自组织InAs/GaAs量子点的电致发光研究

用优化的MBE参数生长了1.3μm发光的InAs/GaAs量子点材料，并制成发光二极管，对不同温度和有源区长度下样品的电致发光谱进行了细致的研究。观察到两个明显的电致发光峰，分别对应于量子点基态和激发态的辐射复合发光。实验表明，由于能态填充效应的影响，适当增大量子点发光器件有源区长度，更有利于获得基态的光发射。这个结果提供了一种控制和调节InAs/GaAs量子点发光二极管和激光器的工作波长的方法。

半导体纳米结构的可控生长

应用MBE技术和SK生长模式，通过对研究材料体系的应力分布设计，生长动力学研究和生长工艺优化，实现了In(Ga)As/GaAs,InAlAs/AlGaAs/GaAs和InAs/InAl(Ga)As/InP无缺陷量子点（线）的尺寸、形状、密度和分布有序性的可控生长，这对进一步的器件应用特别重要。讨论了半导体纳米结构的空间有序性分布物理起因和退火的机制。

GaAs基分子束外延材料的市场和产业化

评述了当前高速发展的信息技术对化合物半导体的市场，特别是以分子束外延材料市场的推动。介绍了实验室研制的高性能MBE二维材料及其器件的应用结果。讨论了我国MBE GaAs材料的产业化进展。

分子束外延AlGaN/GaN异质结场效应晶体管材料

用自组装的氮源分子束外延（NH_3-MBE）系统和射频等离子体辅助分子束外延（PA-MBE）系统在C面蓝宝石衬底上外延了优质GaN以及AlGaN/GaN二维电子气材料。GaN膜（1.2 μm厚）室温电子迁移率达300 cm~2/V·s，背景电子浓度低至2 * 10~(17) cm~(-3)。双晶X射线衍射（0002）摇摆曲线半高宽为6 arcmin。AlGaN/GaN二维电子气材料最高的室温和77 K二维电子气电子迁移率分别为730 cm~2/V·s和1200 cm~2/V·s，相应的电子面密度分别是7.6 * 10~(12) cm~(-2)和7.1 * 10~(12) cm~(-2)；用所外延的AlGaN/GaN二维电子气材料制备出了性能良好的AlGaN/GaN HFET（异质结场效应晶体管），室温跨导为50 mS/mm（栅长1 μm），截止频率达13 GHz（栅长0.5 μm）。该器件在300 ℃出现明显的并联电导，这可能是材料中的深中心在高温被激活所致。

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。