论文题目: InAs自组织量子点的光学性质研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 凝聚态物理
作者: 孔令民
导师: 吴正云
关键词: 自组织量子点,载流子,光致发光谱,寿命
文献来源: 厦门大学
发表年度: 2005
论文摘要: 由于半导体量子点具有零维电子特性，它不仅成为基本物理研究的重要对象，也成为研制新一代量子器件的基础。正因如此，量子点材料及器件成为目前国际上最前沿的研究课题之一。GaAs基InAs自组织量子点因其成本低廉、器件工艺成熟，成为替代InP基材料、制备光纤通信用1.3－1.55μm发光激光器的热门材料之一。本文采用分子束外延技术制备了高质量的GaAs基InAs自组织量子点材料。利用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、变温及时间分辨的光致发光谱（PL）等手段，分别研究了InGaAs应变层（指在InGaAs层上生长量子点，下同）、InGaAs盖层、InGaAs/InAlAs联合盖层、InGaAs/GaAs量子阱和多层生长等多种结构对量子点材料光学性质的影响，取得了以下主要结果：1.原子力显微镜（AFM）测量结果表明，与在GaAs层上直接生长InAs量子点相比，引入In0.1Ga0.9As应变层，可以有效地释放量子点中的应变，使量子点的密度显著增大。当InAs淀积厚度较小时，量子点连在一起，形成了具有强烈耦合效应的量子点串结构，这种结构的变化导致量子点PL峰强烈红移，室温发光波长达到1.3μm以上。2.首次系统研究了量子点发光寿命与量子点的密度、尺寸以及温度变化的关系。发现在温度低于50 K时，量子点的发光寿命基本不随温度变化；高于50 K，发光寿命随着温度升高首先增加，温度升高到某一特定温度TC后，开始减小。我们认为，量子点发光寿命同时由内在因素和外在因素决定，其中内因主要是指辐射复合，而外因包括载流子热发射、迁移、非辐射复合等。决定量子点辐射复合寿命的根本因素是量子点内电子－空穴跃迁振子强度：即跃迁振子强度越大，其辐射复合寿命越小，反之亦然。不同量子点之间载流子波函数的交叠，减弱了激子的相干性使量子点发光寿命增大，同时也增强了载流子从尺寸较小量子点到尺寸较大量子点的迁移
论文目录:
摘要
Abstract
第一章绪论
1.1 低维半导体材料概述
1.2 半导体中的电子态
1.3 量子点的形成
1.4 相关研究进展与应用前景
1.5 本文的组织结构
1.6 本文的主要创新点及不足
参考文献
第二章分子束外延生长技术及表征技术简介
2.1 分子束外延技术（MBE）
2.2 扫描探针显微镜
2.3 光谱测量
参考文献
第三章在InGaAs 应变层上生长 InAs 量子点
3.1 研究背景
3.2 载流子在量子点中迁移的理论模型及激子寿命
3.2.1 激子跃迁与激子寿命
3.2.2 量子点体系的载流子迁移过程
3.3 样品制备
3.4 实验结果与讨论
3.4.1 形貌分析
3.4.2 低温 PL 谱
3.4.3 变温 PL 谱
3.4.4 时间分辨谱
3.5 本章小结
参考文献
第四章 多层结构 InAs 量子点的光致发光研究
4.1 引言
4.2 InAs/GaAs 和 InAs/InAsGa/GaAs 多层结构的光致发光研究
4.2.1 样品结构与制备
4.2.2 结果与讨论
4.2.3 本节小结
4.3 InGaAs/InAlAs 联合盖帽层对 InAs 量子点光学性质的影响
4.3.1 引言
4.3.2 样品结构
4.3.3 结果与讨论
4.3.4 本节小结
4.4 在 InGaAs/GaAs 量子阱中生长量子点（DWELL）
4.4.1 前言
4.4.2 样品结构
4.4.3 PL 谱测量
4.4.4 本节小结
4.5 本章小结
参考文献
第五章 室温1.48 μm 发光、高温度稳定性 InAs/GaAs 量子点
5.1 前言
5.2 样品制备
5.3 结果与讨论
5.4 本章小结
参考文献
结论
博士期间发表的论文
A.已发表和已接受论文:
B.学术会议论文:
致谢
发布时间: 2007-05-25
参考文献
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