一、InGaAs/GaAs应变量子阱的光谱研究（论文文献综述）
李林森,汪涛,朱喆[1]（2021）在《InGaAs/GaAs多量子阱近红外光探测结构设计与表征》文中进行了进一步梳理介绍了用于近红外光探测的InGaAs三元化合物材料体系,并通过数学软件编写求解出InGaAs/GaAs单量子阱有限深势阱的波函数方程。根据计算结果,设计出InGaAs/GaAs多量子阱结构,之后采用分子束外延技术完成了高质量外延片结构的研制,通过双晶X射线衍射等分析手段,推算出多量子阱结构中In的组分,势垒与势阱的厚度等参数与理论设计一致,具有很好的近红外探测器研制价值。
王旭,王海珠,张彬,王曲惠,范杰,邹永刚,马晓辉[2]（2021）在《InGaAs/GaAsP应变补偿多量子阱MOCVD生长》文中研究指明利用金属有机化学气相沉积技术在GaAs衬底上开展了大失配InGaAs多量子阱的外延生长研究。针对InGaAs与GaAs之间较大晶格失配的问题,设计了GaAsP应变补偿层结构;通过理论模拟与实验相结合的方式,调控了GaAsP材料体系中的P组分,设计了P组分分别为0,0.128,0.184,0.257的三周期InxGa1-xAs/GaAs1-yPy多量子阱结构;通过PL、XRD、AFM测试对比发现,高势垒GaAsP材料的张应变补偿可以改善晶体质量。综合比较,在P组分为0.184时,PL波长1 043.6 nm,半峰宽29.9 nm, XRD有多级卫星峰且半峰宽较小,AFM粗糙度为0.130 nm,表面形貌显示为台阶流生长模式。
杨贺鸣[3]（2020）在《长波/甚长波量子阱红外探测器的光电调控及性能优化研究》文中提出红外探测器是红外探测成像系统中最重要的核心部件之一。从二战期间第一个PbS可实用红外探测器的出现到如今正蓬勃发展的第三代大面阵、小像元、低成本、双色与多色红外光电探测器,已走过近80年的历史。量子阱红外探测器（QWIP）是第三代红外探测器,它的工作原理是基于导带中的子带间跃迁,子带间跃迁的能量刚好位于红外波段,因此在红外探测领域表现出巨大的前景。Ⅲ-Ⅴ族化合物的吸收峰在中远红外波段可调,可用于焦平面,双色和多色探测。相比于HgCdTe探测器,以GaAs/AlGaAs为代表的Ⅲ-Ⅴ族量子阱探测器拥有大面积材料均匀性好、成品率高、重复性好、材料生长和器件制备工艺成熟以及探测器响应时间短的优点,而成为近30年红外检测领域的研究热点,在军事国防和天际探测领域得到广泛应用。但量子阱探测器存在着无法直接吸收正向入射光以及探测器件量子效率低的问题。作为第三代红外探测器的重要材料体系,如何提高其性能是量子阱红外探测领域最重要的研究方向。本论文的工作围绕QWIP的性能优化进行展开。作为光电探测器的其中一种,其性能的优化可以从电子态和光子态两个方面来进行。电子态调控是对器件的工作模式优化,基于此,我们优化了InGaAs/GaAs量子阱材料的生长模式,对材料的电子输运特性和量子阱探测器的性能进行了大幅度的提高。光子态调控主要是通过集成各式各样的光耦合结构,对器件进行光场调控来提高光耦合效率。基于光子态调控,我们优化了当前广泛应用于焦平面成像的金属-介质-金属（MIM）的微腔结构,设计并成功生长和制备得到一种新型的三维自卷曲光耦合结构,从光吸收方面对探测器性能进行了优化。主要工作有:1对InGaAs/GaAs量子阱材料的生长模式进行了优化,得到了一种高增益的甚长波红外探测器。分别采用连续低温和变温模式生长得到响应波长为15μm的InGaAs/GaAs甚长波QWIP材料。研究了不同MBE生长条件对QWIP材料和器件性能的影响。研究发现采用连续低温生长方法得到的InGaAs/GaAsQWIP具有更好的材料性能,表现为更高的晶体质量以及更高的荧光强度。器件的光电性能测量显示连续低温生长法获得的器件表现出更好的探测性能,具有更低的暗电流、更高的背景极限温度、更大的光响应率以及更高的量子效率。在20K温度下,峰值响应率提高38倍,达到5.67A/W,外量子效率高达47%。分析了器件的高响应率得益于器件的B-B跃迁模式带来的高光电导增益。此外,对于工作在B-B跃迁模式下的InGaAs/GaAsQWIP,其光电导增益的值还可以通过改变器件的偏置电压来进行灵活的调控。2从提高光耦合的角度优化了器件性能,设计了一种新型长波卷曲量子阱红外探测器结构,利用分子束外延技术成功生长包含InAlGaAs（InGaAs）应变层的GaAs/AlGaAs量子阱红外探测材料。发现卷曲后的量子阱的荧光峰强度增强了4倍。悬空的中空微管可以形成Fabry-Perot腔,使～820nm的量子阱发光峰在腔内产生Fabry-Perot共振模式。测试了器件的黑体响应和光电流响应谱,这种自卷曲的三维管状QWIP的探测峰位在8.6μm,它实现了对垂直入射的红外光的直接吸收。入射光照射到微管表面后透射进入中空区,在内壁表面发生3次反射使器件对红外光进行了3次吸收,实现了光响应和荧光强度的增强。在30K温度下,其峰值响应率和量子效率比标准器件都增强了2.7倍,分别达到48.2mA/W和1.9%。3对MIM结构中因金属的存在而带来的不可避免的光耗散以及集成器件中的散热问题和器件制备工艺的复杂性进行了优化。设计了一种新型介质微腔耦合的THz-QWIP,用重掺杂半导体介质层取代MIM结构中的金属,将量子阱吸收层夹在周期性重掺杂的顶部GaAs介质光栅和重掺杂GaAs电极层之间。通过时域有限差分法理论上计算了DMC-THzQWIP的子带吸收谱和电场分布,优化了介质光栅的参数,使表面等离激元的频率被调谐到与量子阱发生共振。研究结果表明DMC-THzQWIP微腔结构可以有效地增强子带间吸收,其增强原理与MIM微腔类似。当GaAs电极层的掺杂浓度超过1019cm-3时,DMC-THzQWIP在响应波长下的子带间吸收率比标准45°器件高1个数量级,继续增大掺杂浓度到3.2×1019cm-3,可使吸收率增强20倍。
位祺[4]（2020）在《应用于单纤双向光互连的垂直集成收发一体芯片》文中进行了进一步梳理近年来,数据中心和高性能计算机系统应用的快速发展使得支撑短距离数据通信和计算机连接中的高速光互连技术倍受关注。相比于传统的电缆连接技术,光互连技术具有能耗低、可快速切换、可波分复用及并行、可重构性、跳数少等优点,因此光互连技术具有绝对的优势并将取代所有的数据中心网络架构的电子互连。而目前,短距离光互连技术的主流解决方案则是垂直腔面发射激光器（Vertical-cavity Surface-emitting lasers,VCSELs）与多模光纤配合技术。该技术由于具有能耗小、成本低且带宽密度大等巨大优势,所以现在并且将来还会继续主导短距离光互连市场。为了构建下一代高速数据中心网络架构,进一步提升短距离光互连的传输速率,基于短波波分复用技术的多通道传输的解决方案,由于可大幅度减少光纤成本,已成为当前的研究热点。其中,400G BiDi MSA工作组和IEEE 802.3cm工作组都制定了关于单纤双向通信技术方案的标准,此技术方案由于可向前兼容,在现有的基础设施上可直接通向400G网络架构而备受青睐。目前,市场上的BiDi收发器采用的是分光镜方法来分开收、发不同波长的光信号。此方案需要较为精密的光学对准系统,导致封装成本较高。另外,有研究学者将VCSEL和PIN光电探测器（PIN photodetector,PINPD）进行横向集成构成收发一体芯片,但是两单元器件与光纤的耦合效率比较低,仅分别为70%和60%。因此针对以上问题,提出了多种应用于单纤双向通信技术并在垂直方向集成的收发一体芯片。该芯片与现有的分立器件相比,可有效提高光纤的带宽利用率,减小光纤的使用数量和成本;与现有的BiDi收发器相比,可省去安装分光镜过程,有效节约封装成本;与横向集成收发芯片相比,能够有效提升器件与光纤的耦合效率至90%。基于VCSEL和多模光纤配合方案具备的优势,该芯片可有望成为应用于短距离光互连中单纤双向通信的低功耗、低封装成本、高带宽密度的收发一体芯片。本课题完成的主要研究内容和创新成果如下:1.提出了 VCSEL-PINPD垂直集成收发一体芯片,完成了该垂直集成器件从理论结构设计、器件性能仿真到制备实验证明的过程,充分证明了该垂直集成器件的可实践性,为在短距离光互连技术中的应用奠定了基础。（1）提出了一种腔内分布式布拉格反射镜（Distributed bragg reflector,DBR）的新型结构,完美解决了垂直集成器件中VCSEL单元和PIN光电探测器单元之间的光解耦问题。通过在一个具有低品质因子（Q值）的谐振腔中加入周期性DBR结构,并将谐振腔和DBR的中心波长分别设置在发射波长和探测波长处,实现在发射波长高反、在探测波长处高透的功能。仿真设计可以实现在发射波长上接近100%的高反射率和在探测波长上接近100%的高透射率,并且高于85%高透射率的探测波长范围可以达到20 nm。（2）设计完成了光互连中链路两端相互匹配的VCSEL-PINPD收发一体芯片的器件结构,并仿真完成了该对芯片的VCSEL单元和PINP D单元的静态、动态特性研究和分析了两单元之间分别在光学和电学方面的相互影响。该对芯片的两工作波长分别设计为848.1 nm和805.3 nm;VCSEL单元的阈值电流分别为0.8 mA和1.1 mA,斜率效率分别为0.81 W/A和0.86 W/A,3 dB调制带宽分别为15.1 GHz和10.2 GHz;PINPD单元的量子效率谱宽分别为15 nm和13 nm（当量子效率大于70%时）,3dB响应带宽约为23 GHz。仿真结果证明,两器件单元可同时并独立地进行工作,在具有良好的静态性能的前提下,传输带宽可达到10.2 GHz。（3）外延生长并制备了 VCSEL-PINPD垂直集成器件（850 nm发-810nm收端）,完成了对基于新型腔内DBR结构的VCSEL单元的静态特性研究与分析。VCSEL单元的阈值电流为3 mA,斜率效率为0.84 W/A。由于VCSEL单元是决定收发一体芯片能否实现的关键单元,因此该实验不仅验证说明了 VCSEL-PINPD垂直集成器件的可实践性,并且为在短距离光互连单纤双向通信中的应用奠定了坚实的基础。2.为了进一步匹配短波波分复用标准,充分利用OM5光纤的传输损耗小、传输距离远等优势,提出了新型VCSEL-谐振腔增强型光电探测器（Resonant cavity enhancement photodetector,RCEPD）垂直集成器件结构。由于RCEPD的吸收区可采用InGaAs/AlGaAs量子阱,因此相比于PINPD,吸收波长可扩展至900 nm甚至更长。完成了 850 nm发-810 nm收端的VCSEL-RCEPD垂直集成器件的结构设计、静态和动态性能仿真以及两单元分别在光学方面和电学方面之间的相互影响。该集成器件的VCSEL单元的阈值电流为1.68 mA,斜率效率为0.58 W/A,3 dB调制带宽为12.8 GHz;PD单元的量子效率谱宽为8 nm（量子效率大于50%）,最大量子效率为60%,3 dB响应带宽为65 GHz。在光学方面,两器件单元之间的影响较小;在高频电学方面,两器件单元在-40 dB的隔离度下限制带宽为112 GHz,因此VCSEL-RCEPD集成器件两单元可同时并独立地进行工作。VCSEL-RCEPD集成器件为使工作波长红移的集成器件设计奠定了一定的基础。3.为了在满足较高的量子效率的条件下,拓宽集成器件的量子效率谱宽,提出了 VCSEL-双腔RCEPD垂直集成器件。完成了光互连链路两端相互匹配的VCSEL-双腔RCEPD垂直集成器件光学结构设计、静态和动态性能仿真以及分析了两单元有源区对彼此相关性能的影响。集成器件的VCSEL单元的阈值电流分别为1.6 mA和1.7 mA,斜率效率分别为0.74 W/A和0.97 W/A,3 dB调制带宽分别为9.5 GHz和11.0GHz;PD单元的3dB响应带宽都约为10GHz,量子效率谱宽分别8 nm和6 nm（量子效率大于60%时）,最大量子效率可达到90%以上。相比于VCSEL-RCEPD来说,在谱宽相近的情况下,量子效率提高了 20%～30%;而在量子效率相近时,量子效率谱宽则扩展了 4～6 nm。在达到较高的量子效率的前提下,量子效率谱的拓宽能够有效增加对激光器温度变化和光链路不稳定性的容忍度,提高了垂直集成器件的实用性。VCSEL-双腔RCEPD能够充分利用短波波分复用技术,并通过优化两单元的结构得到较好地高频特性,更好地实现短距离光互连单纤双向通信。
柴昭尔[5]（2020）在《Ⅲ-Ⅴ族半导体卷曲三维结构及相关典型器件的创新研究》文中指出近年来,三维组装技术及其所制备出的三维立体结构、三维器件都倍受关注,展现出了十分重要的应用价值。器件维度由传统二维提升到三维后,器件的占用面积变小,使得器件的集成密度大幅攀升,有望为微电子芯片、人工智能芯片、光电子集成芯片、数据中心、光互联芯片等的发展注入持久的动力。而且,三维结构具有比较丰富的空间构型,可以直接承载功能材料与结构,或与多种材料高效复合成新颖结构,在大幅提升器件性能的同时,还可带来诸多新奇的效应和功能,有望为器件设计带来更大的自由度。作为三维组装技术的一种,自卷曲技术是指通过应力驱动将二维平面结构转变成卷曲三维结构。其三维组装原理简单,且与平面工艺兼容,制备步骤少,制备工艺的可控性/稳定性/重复性好,卷曲材料的选择范围宽,引入功能材料非常容易且手段多样,在研制高集成度、高性能、阵列化的光电子器件方面极具优势。为此,本论文利用Ⅲ-Ⅴ族半导体微纳自卷曲工艺实现卷曲三维结构的高质量可控组装,进而通过融合特定的功能材料与功能结构,系统且深入地开展卷曲三维激光器和光探测器的前沿创新研究。论文主要工作及成果如下:1、在GaAs基单层InAs量子点微米管外延结构中引入AlGaAs上下限制层,从而将自组织生长的单层InAs量子点嵌入在GaAs/AlGaAs量子阱的GaAs阱层中,借助AlGaAs限制层有效限制了光生载流子逃逸,显着提高了量子点的光致发光效率。继而,采用U型撕裂方式制得管径为～7.1μm的悬空自卷曲微米管,并利用共聚焦微区光荧光系统观测到了量子点在1.1 μm波段发光的回音壁模式,品质因子达到1200,证明成功实现了Ⅲ-Ⅴ族单层量子点卷曲管状微腔,且与已报道的采用双层量子点的卷曲管状微腔方案明显不同。这部分工作为后续实现量子点微米管的室温光泵激射奠定了坚实的基础。2、分别从基底与量子点有源区两个方面入手,进一步开展卷曲量子点管状微腔的创新研究。（2.1）采用溶液辅助的衬底对衬底转移方法,将GaAs基非悬空InAs量子点微米管由GaAs衬底转移至带有300 nm SiO2层的Si衬底上,成功制备出Si基1.3 μm量子点管状微腔。SiO2层的低折射率,大大减少了之前GaAs衬底对于量子点管状微腔的损耗,从而能在Si衬底上室温测到双层量子点（BQD）在1.3 μm波段光致发光的回音壁模式,品质因子可达1100。这部分工作有望为今后研制Si基微纳光源提供一定的帮助。（2.2）受Ⅲ-Ⅴ族半导体自组织量子点管状光学微腔的启发,首次提出将化学合成的胶体量子点嵌入到自卷曲微米管管壁中的方案,用于制备新型卷曲管状光学微腔并申请发明专利。该方案不仅可以克服目前自组织生长量子点无法覆盖可见光波段的缺点,还能克服胶体量子点分散在自卷曲微米管内壁表面而没有被完全包覆住,使得量子点的发光性能会受空气影响而劣化以及胶体量子点发光与微米管的之间耦合效率低的缺点。3、在Ⅲ-Ⅴ族单层量子点卷曲管状微腔实现的基础上,提出了镀金抬高自卷曲微米管的新颖方案,进一步加大了单层量子点微米管与GaAs衬底之间的距离,简单有效地降低了衬底对微腔的泄漏损耗,从而实现了Ⅲ-Ⅴ族单层量子点管状微腔的室温光泵激射,也就是利用“AlGaAs限制层和镀金抬高微米管”方案研制出了Ⅲ-Ⅴ族量子点微米管光泵激光器,阈值低至4μW。4、将Ⅲ-Ⅴ族InGaAs/GaAs自卷曲微米管与石墨烯材料有机融合在一起,制备出了新型管状三维复合功能结构,进而为后续研制新型三维光电器件铺平了道路。（4.1）实现了还原氧化石墨烯（RGO）与InGaAs/GaAs微米管的有机融合,形成了卷曲三维光电器件必需的InGaAs/GaAs/RGO三维异质结。具体地,我们在InGaAs/GaAs台面上涂覆一层氧化石墨烯（GO）,经退火将GO还原成RGO,接着选择性侧蚀AlAs牺牲层使得RGO与InGaAs/GaAs应变双层共同自卷曲,最终形成InGaAs/GaAs/RGO复合微米管。我们借助Raman表征手段研究了不同卷曲状态与RGO特征峰之间的对应关系,深入了解了InGaAs/GaAs/RGO复合薄膜的自卷曲行为。（4.2）提出了一种将CVD石墨烯与带有孔洞的自卷曲微米管有机融合的方案,并完成了实验验证。通过将CVD石墨烯覆盖在带有孔洞的InGaAs/GaAs台面上且孔洞贯穿InGaAs/GaAs应变双层,再触发自卷曲形成卷曲三维功能化结构,在微流控、细胞培养等前沿领域具有重要的应用前景。此外,自卷曲微米管上的孔洞,让覆盖在上面的卷曲石墨烯获得了双面悬空的效果,能消除衬底对于石墨烯器件性能的影响,为未来石墨烯器件提升性能、引入新功能提供了思路。5、在实验室前期已制备出石墨稀/Ⅲ-Ⅴ族半导体卷曲三维异质结的基础上,首次提出了微管式三维异质结光电探测器及完整器件结构与工艺,成功完成了原型器件制备、测试与功能验证,后续有望研制出具有自驱动、全向探测能力的高性能三维探测器。具体地,我们将石墨烯/Ⅲ-Ⅴ族半导体卷曲三维异质结的可控制备与前述镀金抬高微米管方案紧密结合,利用“2个边缘电极+1个中间电极”方案,巧妙且有效地解决了卷曲三维异质结与金属电极之间形成良好电接触的难题。暗场电流-电压（Ⅰ-V）测试曲线已展示出明显的整流现象,且零伏偏压下的时间-电流（Ⅰ-T）曲线显示,入射光～264 μW下,器件的暗电流为8×10-12A,光电流为1.6×10-7A,器件的开关比为2×104,表明器件具有明显的光伏效应。
王颖[6]（2019）在《Ⅲ-Ⅴ族半导体量子点和量子阱复合结构纳米材料光学特性研究》文中进行了进一步梳理Ⅲ-Ⅴ族半导体量子点和量子阱组合构成的复合结构低维材料具有更为灵活的能带结构调控能力和新颖的物理特性,己经被广泛应用于激光器、红外探测器、电光调制器、太阳能电池等光电子器件。深入研究半导体量子点和量子阱复合结构低维材料的光电特性及载流子动力学机制,对于提高纳米光电器件的性能和拓展其应用领域具有重要的意义。本论文围绕Ⅰ型能带结构InAs/GaAs量子点和I型能带结构InGaAs/GaAs量子阱的点加阱（QDW）耦合注入复合结构,II型能带结构GaSb量子点与GaAs基和InP基InGaAs/GaAs、GaAs/AlGaAs、InGaAs/InAlAs等几种I型能带结构量子阱组成的QDW和点在阱中（DWELL）复合结构,系统研究了复合结构的分子束外延生长条件和优化方法,利用多种测试手段对复合结构进行了形貌、组份和光学性能表征,深入分析阐述了复合结构的独特光学特性及载流子动力学等相关物理机制,所取得的创新性成果主要有:1.调控InP基InGaAs/InAlAs量子阱阱宽,实现了荧光波长范围覆盖光通信波段,通过研究量子阱界面效应为制备最佳量子阱异质结构提出了针对性的优化方案。对构建复合结构所需的GaAs基InAs/GaAs量子点、GaSb/GaAs量子点和InP基InGaAs/InAlAs量子阱的外延生长条件进行了实验优化。通过控制量子点的生长条件得到面密度合适、尺寸均匀的量子点。调控InP基InGaAs/InAlAs量子阱阱宽实现了荧光波长范围覆盖通信波段,实验测量结合理论模拟分析证实界面不完善对量子阱发光性能有显着影响,通过研究量子阱界面效应为制备最佳量子阱异质结构提出了针对性的优化要求。2.实验发现InAs/GaAs量子点和InGaAs/GaAs量子阱构成的QDW复合结构中存在特殊的载流子双共振隧穿机制。以InAs/GaAs量子点和InGaAs/GaAs量子阱构成QDW复合结构,量子阱承担载流子收集和储存层任务,将收集的载流子隧穿转移到QDs中,荧光谱测量和能级理论计算分析表明,复合结构中存在特殊的载流子双共振隧穿机制,即从量子阱的基态E0QW到QDs的第五激发态Es和从量子阱的第一激发态E1QW到量子点浸润层能级EWL。这种双共振隧穿引起了载流子的更快速转移和注入效率的提高,导致量子阱荧光寿命减小了一个量级,量子点荧光增强近3倍而载流子寿命却几乎没有改变。3.以Ⅱ型GaSb/GaAs量子点和I型InGaAs/GaAs量子阱构成人造Ⅱ型能带QDW复合结构,实验发现量子点浸润层（WL）对QDW内空穴的快速隧穿转移至关重要。以Ⅱ型GaSb/GaAs量子点加I型InGaAs/GaAs量子阱外延生长构成人造⒈型能带QDW复合结构,这种复合结构利用Ⅰ型量子阱直接带隙、吸收截面大的特点,可将其作为电子储存层和空穴注入层,使空穴通过隧穿或转移等方式注入到量子点中。实验发现WL具有快速转移QW空穴到量子点的能力,但是实验也证明复合结构中的WL可以表现出较强的激子局域化效应,在一定程度上削弱量子点的空穴俘获效率。因此提出构建高质量QDW复合结构必须优化GaSb量子点WL,抑制其激子局域化效应。4.提出了QDW和DWELL复合结构优化方案,获得了较Ⅰ型量子阱直接跃迁显着增强的Ⅱ型能带复合结构材料发光。对GaSb/AlGaAs量子点和GaAs/AlGaAs量子阱构成的QDW复合结构进行优化,通过增加量子点面密度和引入宽带隙AlGaAs势垒层等一系列改进措施,成功抑制WL对载流子的局域化,提高了空穴隧穿注入量子点效率,获得了较Ⅰ型量子阱直接跃迁显着增强的Ⅱ型量子点发光。在此基础上,还制备了AlGaAs势垒包围GaSb/GaAs量子点的DWELL复合结构,这种嵌入式复合结构所形成的特殊能带调控使载流子俘获更为直接有效,获得比QDW复合结构更强的Ⅱ型量子点发光。5.以InP基GaSb/InAlAs量子点和InGaAs/InAlAs量子阱构成的QDW复合结构,获得超过2μm的Ⅱ型量子点发光。组合InP基GaSb/InAlAs量子点和InGaAs/InAlAs量子阱外延生长获得QDW复合结构,通过调控QDW复合结构中量子点、量子阱和间隔层等相关参数,可以实现较大的带隙调节范围,当GaSb/InAlAs量子点和InGaAs/InAlAs量子阱的发光波长都调控到～1.5μm时,QDW复合结构发光波长可超过2μm。同时发现,QDW中Ⅱ型GaSb量子点发光强度均显着强于单层GaSb/InAlAs量子点或InGaAs/InAlAs量子阱。通过对以上几种半导体量子点和量子阱组成的QDW和DWELL复合结构的实验研究,证明与单一量子阱和单一量子点结构相比,复合结构的设计与制造拥有更多的选择,量子点尺寸、量子阱阱宽、各层材料组份、间隔层厚度和势垒层材料选择等,都可作为调控复合结构载流子布居、隧穿转移、辐射复合波长和寿命等光学特性的途径,用于改善或定制光电器件的性能。因此,半导体量子点和量子阱构成的复合结构是有效实行能带工程、改善和调控半导体低维量子结构材料物理特性、拓宽低维量子结构纳米材料应用领域的一种有效方案。
侯春鸽[7]（2019）在《InGaAs/GaAs多量子阱外延结构设计及生长研究》文中指出半导体激光器是一种直接电光转换器件,其电光转换效率远高于固体和光纤激光器。通过改变材料体系和调节有源区组分可以实现不同波长的激射,进而使其在工业制造、数据通信、泵浦源等领域广泛应用,成为光电子领域的核心器件。GaAs基半导体激光器通过增加有源区InGaAs材料中In的组分实现激光器激射波长的红移。但是,增加In含量将使得InGaAs量子阱与GaAs势垒层之间的晶格失配增大,严重影响外延材料晶体的生长质量。针对上述问题,我们采用应变补偿方式解决量子阱中存在的应力问题,利用GaAsP层代替GaAs层作为垒层,改善了材料体系的晶格失配问题,提高了外延材料的生长质量。并结合测试手段分析材料内部应力对材料性能的影响,揭示不同P含量对于材料质量的影响规律,实现多量子阱晶体质量最优生长。针对半导体激光器载流子浓度分布及掺杂特性的问题,开展外延掺杂浓度对半导体激光器性能影响的研究,探索不同工作状态下的载流子浓度分布情况。针对激光器的关键结构,如限制层、缓冲层、盖层,研究GaAs/AlGaAs材料在不同生长条件下的载流子掺杂情况,获得不同结构层中载流子浓度分布规律。同时,对波导层进行非故意掺杂实验,并对故意掺杂与非故意掺杂机理进行理论分析。在此基础上,探索研究水平腔InGaAs/GaAs量子阱激光器的生长实验,利用光致发光测试仪器对样品进行单点和表面发光测试,结果表明样品发光波长和强度的均匀性良好。同时,针对850nm垂直腔激光器,分别进行了GaAs/AlGaAs多量子阱生长实验、上下DBR实验、全结构实验,并进行了反射率、光致发光、扫描电镜截面测试,实现光致发光830nm,DBR反射率大于99%。最后进行多量子阱垂直腔全结构生长实验,并进行表面反射和扫描电镜截面测试,截面测试表明材料分界明显,生长厚度符合设计值且均匀一致,样品表面反射表明满足进行器件制作的要求。
毛国明[8]（2018）在《自卷曲管状半导体功能结构的研究》文中研究指明随着信息社会的飞速发展以及我国大力推行“互联网+”战略,物联网、大数据、云计算、人工智能等新兴技术的不断涌现,直接带动了传统行业的颠覆和极大变革。人类社会即将进入到真正的数据时代,由此产生的海量数据传输、交换、处理及存储对器件的体积、功耗、成本等方面提出了更高、更为苛刻的要求,在此背景下光电子器件的微型化、集成化已是大势所趋;另外,随着物联网产业的发展和成熟,人类社会也正在进入万物互联、智慧互联时代,智能制造、智能驾驶、智能家居、智慧医疗、智慧养老等概念及应用层出不穷,人们也迫切需要器件具有智能感知的功能。利用自卷曲微纳技术制备出的半导体微米管,是一种三维微纳管状功能结构,具有微纳尺度,对器件微型化、集成化有着重要作用,已在集成电路、光电子集成等领域展现出的应用前景;其本身还具有中空的管状结构,可以充当优良的流体通道,而且可以形成光学谐振腔,或填充智能传感材料,从而在微纳传感和微流控等智能感知领域广泛应用。利用自卷曲半导体微米管制备高品质因子的有源回音壁模式光学微腔,进而实现低功耗、高稳定性的微米管激光器,对于解决光电子集成和数据光互联实用化所面临的最大技术瓶颈意义重大。在微米管光学微腔中引入低维纳异质结构作为增益介质,可以显着提升光学微腔及微米管激光器的关键性能,因此受到研究人员的极大关注。与此同时,微米管光学微腔可借助周围折射率变化实现感知功能,若进一步将纳米传感功能材料引入到自卷曲微米管中,就可以制备出具有管状通道的新型传感器件,从而拓展微米管传感器种类及其应用领域。为此,本论文中分别将III-V族半导体自卷曲微米管与自组装InAs量子点及石墨烯相结合,制备了相应的自卷曲管状半导体功能结构的器件雏形并开展了相关研究,拓展了半导体自卷曲微米管的应用。论文已开展的相关研究工作以及取得成果如下:1、成功制备出了管壁嵌入单层InAs量子点的Si基微米管光学谐振腔,并在80K低温下观测到回音壁模式通过一种乙醇辅助的简单转移方法,将已制备出的GaAs基内嵌单层InAs量子点的非悬空微米管转移至低折射率Si基SiOx衬底上,并利用微区光荧光谱仪在80K下测得品质因子达700左右的回音壁模式（室温下仍观察不到谐振模式）,获得Si基有源回音壁模式光学微腔,解决了 GaAs基非悬空量子点微管无法测得回音壁模式的问题。之后,又采用U形撕裂的制管方法,在自卷曲量子点微米管的外边缘引入正弦形图案从而形成了轴向限制,最终使得Si基有源光学微腔的品质因子从700左右提高到1100 左右（80K）。2、引入AlGaAs限制层后,在室温下观测到了 Si基量子点微米管谐振腔中的回音壁模式在量子点微米管外延结构中引入了上、下AlGaAs限制层,转移完成后成功地在室温下从Si基量子点微米管光学谐振腔中观察到回音壁模式,谐振模式位于1.1μm波段,品质因子最高达550左右。低温（80K）下对比有AlGaAs限制层和无AlGaAs限制层的Si基量子点微米管光学谐振腔的光致发光（PL）谱发现:AlGaAs限制层可以有效地限制住单层InAs量子点产生的载流子,使得量子点的PL强度增加一个数量级,回音壁模式也变得更加清晰。这为进一步研制基于量子点微米管谐振腔的Si基光源奠定了重要的基础。3、发现III-V族半导体微米管光学谐振腔具有良好的温度稳定性在80—280K温度范围内（40K温度间隔）,对引入AlGaAs限制层的Si基量子点微米管谐振腔进行了变温PL谱测试,实验发现:温度每升高100K,两个主要回音壁模式仅红移2.65nm和2.3nm,表明该光学谐振腔温度稳定性优良。实验数据与用半定量方法计算得到的理论峰位红移值（4.25nm）非常接近。这部分研究结果对于研制基于III-V族半导体材料的高折射率微米管光学微腔（neff>3）激光器和传感器具有重要意义。4、利用微纳自卷曲技术成功制备出了卷曲石墨烯,实现了对卷曲石墨烯的应变调控,在此基础上设计了一种卷曲石墨烯气体传感器将化学气相沉积（CVD）方法制得的石墨烯分别转移到GaAs基和Si基InGaAs/GaAs应变双层上,随后借助应变驱动的微纳自卷曲工艺制备出了管径分别为4.7μm和3.7μm的高质量卷曲石墨烯结构,卷曲石墨烯与InGaAs/GaAs自卷曲微米管的管壁结合紧密。研究发现:卷曲后,CVD石墨烯由无应变转变为明显的张应变,且应变来自于应变双层卷曲后的GaAs层;改变微米管直径可以有效调控卷曲石墨烯的应变大小,随着管径的减小卷曲石墨烯所受应变增大。在此基础上,设计了一种内嵌石墨烯气体传感单元的新型微米管气体传感器并初步进行了制备工艺的可行性探索。此部分研究工作为制备卷曲石墨烯及石墨烯的应变调控提供了一种简单灵活的解决方案,同时拓展了微纳自卷曲技术的应用范畴。
玛丽娅,郭旗,艾尔肯,李豫东,李占行,文林,周东[9]（2017）在《In0.22Ga0.78As/GaAs量子阱光致发光谱电子辐照效应研究》文中研究指明对未掺杂的In0.22Ga0.78As/GaAs量子阱材料开展了能量为1 MeV、电子注量达1×1016/cm2的电子束辐照实验。实验结果显示,电子束轰击量子阱材料,通过能量传递在材料中引入缺陷,导致光致发光减弱;电子束辐照后的量子阱中同时存在应力释放和原子互混现象,导致量子阱的发光峰先红移后蓝移;辐照后的量子阱发光波长取决于应变弛豫和扩散的共同作用。
董海亮[10]（2016）在《InGaAs/GaAsP量子阱界面结构及其激光器件性能研究》文中认为半导体激光器具有体积小、重量轻、功率大、光电转换效率高、寿命长等优点,成为光电子材料与器件领域研究的热点。GaAs基激光器在光电特性及应用领域的研究已经取得了很大进展,但在光电性能方面仍面临一些急需解决的问题,比如高注入电流密度下功率效率衰减、内损耗较高、阈值电流高、电光转化效率低、载流子的热逃逸、斜率效率低等。研究表明,激光器外延结构中各功能层间的界面,尤其是激光器有源区的界面结构,不仅能够传递能量,而且对提升激光器件的光电性能起着至关重要的作用。本论文研究GaAs基激光器中有源区界面结构与其光电性能的关系,通过设计和调控有源区界面结构来提升激光器件的光电性能。在介绍GaAs基激光器发光机制的基础上,对量子阱中的阱/垒界面结构展开了研究,包括生长温度对InGaAs/GaAsP量子阱中阱/垒界面的铟（In）原子扩散的影响,势垒中磷（P）组分对量子阱中界面结构质量及载流子分布的影响,不同偏角GaAs衬底对量子阱界面结构及生长动力学过程的影响等。本文的具体研究内容和成果主要包括以下几方面:1.为了更好的调控InGaAs/GaAsP多量子阱界面的生长工艺,系统研究了量子阱生长温度对阱垒生长过程中高温环境导致In原子界面扩散的问题。温度越高,In原子扩散长度越长,阱垒界面层的合金无序性增加,合金散射增大,降低了电子的迁移率。因此,为了获得理想的量子阱界面结构,设计的生长温度分别为620℃、650℃和680℃。结果表明:在生长温度为650℃时,在InGaAs/GaAsP界面处能够得到最薄的In原子扩散界面层。同时,讨论并分析了In原子扩散层形成机制以及该层对多量子阱光电性质影响的机理。2.为了提高InGaAs/GaAsP多量子阱的内量子效率,解决在电激发作用下载流子从阱中越过势垒导致载流子泄露的问题。采用k·p方法从能带理论上系统研究了势垒中P组分对载流子的分布、束缚能力以及光电性质的影响。在理论设计的基础上,分别生长了不同P组分势垒的多量子阱结构,并对其界面结构性质以及光学性质进行了研究,分析了不同P组分势垒的激光器件对光电性能的影响。结果表明:势垒中P组分为0.145时,得到了光电性能参数较好的激光器件,内量子效率可达98%,阈值电流约为0.3 A。3.为了分析0°,2°和15°不同偏角的GaAs衬底对激光器有源区的InGaAs/GaAsP多量子阱界面结构的影响。在相同工艺参数条件下,不同偏角的GaAs衬底上生长的多量子阱结构表面形貌分别为台阶流、台阶聚并和岛状。通过变温光致发光谱分析表明:在0°、2°和15°GaAs衬底上生长的多量子阱结构分别具有量子阱、量子线和量子点的光学特征。结合相关工艺参数,对不同偏角GaAs衬底上的量子阱、量子线和量子点的生长机理进行了分析,并解释了不同偏角衬底的InGaAs/GaAsP多量子阱的光学性质与微观结构之间的关系,从而为制备不同形貌的自组装纳米结构器件提供新的工艺方法。
二、InGaAs/GaAs应变量子阱的光谱研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、InGaAs/GaAs应变量子阱的光谱研究（论文提纲范文）
（1）InGaAs/GaAs多量子阱近红外光探测结构设计与表征（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 In Ga As材料体系 |
| 2 In Ga As/Ga As多量子阱探测器结构的设计 |
| 2.1 量子阱的能带理论[10] |
| 2.2 量子阱的应变对带隙的影响[10] |
| 2.3 In Ga As应变层的临界厚度 |
| 2.4 In Ga As/Ga As多量子阱探测器关键参数的计算和结构设计 |
| 3 In Ga As/Ga As多量子阱外延结构的制备与表征 |
| 3.1 In Ga As/Ga As多量子阱外延结构的生长 |
| 3.2 In Ga As/Ga As多量子阱外延结构的表征 |
| 3.2.1 双晶X射线衍射的表征 |
| 3.2.2 光致发光谱的表征 |
| 3.2.3 原子力显微镜对样品表面的表征 |
| 4 结论 |
（2）InGaAs/GaAsP应变补偿多量子阱MOCVD生长（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 外延结构设计及生长 |
| 3 实验结果与分析 |
| 3.1 不同P组分的多量子阱PL光谱分析 |
| 3.2 不同P含量的多量子阱XRD分析 |
| 3.3 不同P含量的多量子阱AFM分析 |
| 4 结 论 |
（3）长波/甚长波量子阱红外探测器的光电调控及性能优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 红外探测技术 |
| 1.2 量子阱红外探测器(QWIP)概述 |
| 1.2.1 量子阱红外探测器的工作原理 |
| 1.2.2 量子阱红外探测器的光耦合方式 |
| 1.2.3 量子阱红外探测器的偏振探测 |
| 1.3 长波/甚长波QWIP |
| 1.3.1 长波和甚长波量子阱探测器概述 |
| 1.3.2 长波和甚长波量子阱探测器的研究进展 |
| 1.4 THz量子阱红外探测器概述 |
| 1.4.1 THz技术和应用 |
| 1.4.2 THz量子红外探测器的研究进展 |
| 1.5 本论文的主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 量子阱红外探测器的理论与实验研究方法 |
| 2.1 理论模拟方法 |
| 2.1.1 时域有限差分法(FDTD) |
| 2.1.2 有限元法(FEM) |
| 2.2 材料的MBE生长和器件的工艺制备流程 |
| 2.2.1 量子阱材料的分子束外延(MBE)生长 |
| 2.2.2 器件的工艺制备流程 |
| 2.3 量子阱红外探测器件的性能表征 |
| 2.3.1 材料的光致发光(PL)光谱 |
| 2.3.2 器件的伏安特性(I-V) |
| 2.3.3 器件的黑体响应谱测试 |
| 2.3.4 器件的光电流(PC)谱测试 |
| 2.3.5 器件的噪声与探测率 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 高性能甚长波InGaAs/GaAs量子阱红外光电探测器的MBE材料生长和器件研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品结构设计和器件制备 |
| 3.2.1 甚长波InGaAs/GaAs QWIP材料的结构设计 |
| 3.2.2 甚长波InGaAs/GaAs QWIP的材料生长 |
| 3.2.3 甚长波InGaAs/GaAs QWIP器件的工艺制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 样品的结构和光学表征 |
| 3.3.2 器件的电学测试 |
| 3.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 三维卷曲长波量子阱红外探测器(QWIP)的制备和性能研究 |
| 4.1 三维自卷曲微管概述 |
| 4.2 三维卷曲长波QWIP的设计和制备流程 |
| 4.2.1 三维卷曲QWIP的材料结构设计 |
| 4.2.2 三维卷曲QWIP的工艺流程与制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 三维卷曲微管的光学特性 |
| 4.3.2 三维卷曲长波QWIP的电学测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于重掺杂介质微腔耦合的太赫兹(DMC-THz)量子阱红外探测器(QWIP) |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法和模型 |
| 5.3 计算结果与讨论 |
| 5.3.1 高掺杂的DMC-THz QWIP的光吸收率和光学模式特性 |
| 5.3.2 重掺杂DMC-THz QWP的光吸收率与结构参数的依赖关系 |
| 5.3.3 重掺杂DMC-THz QWIP的光吸收率的角度依赖关系 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.3 后续展望 |
| 攻读博士学位期间研究成果及其它 |
| 致谢 |
（4）应用于单纤双向光互连的垂直集成收发一体芯片（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 VCSEL和集成器件的研究现状 |
| 1.3 主要结构与工作安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光通信系统中的VCSEL |
| 2.1 VCSEL的基本结构 |
| 2.1.1 分布式布拉格反射镜 |
| 2.1.2 垂直谐振腔 |
| 2.1.3 有源区设计 |
| 2.1.4 横向限制 |
| 2.2 VCSEL的静态和动态特性 |
| 2.2.1 阈值电流、斜率效率和功率转换效率 |
| 2.2.2 失谐与温度依赖 |
| 2.2.3 小信号调制特性 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 光通信系统中的光电探测器 |
| 3.1 光电探测器的工作原理 |
| 3.2 PIN光电探测器 |
| 3.3 谐振腔增强型光电探测器 |
| 3.4 双腔谐振增强型光电探测器 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 垂直集成器件VCSEL-PINPD |
| 4.1 垂直集成器件VCSEL-PINPD结构与设计过程 |
| 4.2 垂直集成器件VCSEL-PINPD性能研究 |
| 4.3 垂直集成器件VCSEL-PINPD两单元之间的相互影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 VCSEL-PINPD制备和性能研究 |
| 5.1 制备VCSEL-PINPD垂直集成器件的后工艺步骤 |
| 5.2 湿法氧化工艺探究 |
| 5.2.1 湿法氧化工艺的简单介绍 |
| 5.2.2 湿氮氧化工艺的实验装置及操作流程 |
| 5.2.3 湿氮氧化实验探究过程 |
| 5.3 器件测试及性能研究 |
| 5.3.1 集成器件结构描述及有关仿真和理论分析 |
| 5.3.2 验证实验及结果分析 |
| 5.4 改进版实验流程方案 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 垂直集成器件VCSEL-RCEPD |
| 6.1 垂直集成器件VCSEL-RCEPD结构及设计原理 |
| 6.2 垂直集成器件VCSEL-RCEPD性能研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 垂直集成器件VCSEL-双腔RCEPD |
| 7.1 垂直集成器件VCSEL-双腔RCEPD结构与设计 |
| 7.2 垂直集成器件VCSEL-双腔RCEPD性能研究及相互影响分析 |
| 7.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 附录 符号和缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的主要科研成果 |
（5）Ⅲ-Ⅴ族半导体卷曲三维结构及相关典型器件的创新研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 卷曲三维结构用于光电子领域 |
| 1.2.2 卷曲三维结构用于传感领域 |
| 1.2.3 卷曲三维结构用于生物医学领域 |
| 1.2.4 卷曲三维结构用于能量存储 |
| 1.2.5 卷曲三维结构用于构建新型结构 |
| 1.3 论文的结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 卷曲三维结构及器件的相关实验技术 |
| 2.1 外延生长设备 |
| 2.1.1 金属有机化学气相沉积 |
| 2.1.2 分子束外延 |
| 2.2 后工艺设备 |
| 2.2.1 光刻机 |
| 2.2.2 恒温槽 |
| 2.2.3 磁控溅射 |
| 2.2.4 等离子体增强化学气相沉积 |
| 2.2.5 氧等离子体去胶机 |
| 2.2.6 快速热退火 |
| 2.3 性能表征 |
| 2.3.1 结构性能表征 |
| 2.3.2 光学性能表征 |
| 2.3.3 电学性能表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 卷曲三维回音壁微腔及光源的研究 |
| 3.1 卷曲三维结构的制备与分析 |
| 3.1.1 形成机理 |
| 3.1.2 制备方式 |
| 3.1.3 重要参数——晶向、直径 |
| 3.2 卷曲三维回音壁微腔研究 |
| 3.2.1 卷曲三维回音壁微腔的制备 |
| 3.2.2 卷曲三维回音壁微腔光学模式的分析 |
| 3.2.3 卷曲三维回音壁微腔光学模式的调控 |
| 3.3 卷曲三维光泵激光器研究 |
| 3.4 波长及基底拓展研究 |
| 3.5 与胶体量子点结合的新型卷曲回音壁微腔研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 卷曲三维结构融合功能材料的复合结构研究 |
| 4.1 与还原氧化石墨烯的有机结合 |
| 4.2 与CVD石墨烯有机结合的新型功能结构 |
| 4.3 在卷曲三维结构中引入叉指电极 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 卷曲三维半导体/石墨烯异质结探测器的研究 |
| 5.1 卷曲三维半导体/石墨烯异质结探测器的方案设计 |
| 5.1.1 原理简介 |
| 5.1.2 重要参数 |
| 5.1.3 方案介绍 |
| 5.2 卷曲三维半导体/石墨烯异质结探测器的实验验证 |
| 5.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录 缩略词汇 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及专利 |
（6）Ⅲ-Ⅴ族半导体量子点和量子阱复合结构纳米材料光学特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 低维半导体材料 |
| 1.2 Ⅲ-Ⅴ族半导体量子点 |
| 1.3 Ⅲ-Ⅴ族半导体量子点和量子阱的复合结构 |
| 1.3.1 QDW复合结构 |
| 1.3.2 DWELL复合结构 |
| 1.3.3 复合结构应用现状及存在的问题 |
| 1.4 本论文的研究工作 |
| 参考文献 |
| 2 Ⅲ-Ⅴ族半导体纳米材料的特性、制备与表征 |
| 2.1 Ⅲ-Ⅴ族半导体量子阱和量子点结构的特性 |
| 2.1.1 半导体量子阱特性 |
| 2.1.2 半导体量子点特性 |
| 2.2 Ⅲ-Ⅴ族半导体纳米材料的制备技术 |
| 2.2.1 分子束外延(MBE)技术 |
| 2.2.2 自组织半导体量子点的生长 |
| 2.2.3 半导体量子阱的生长 |
| 2.3 原子力扫描显微镜(AFM) |
| 2.4 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.5 X射线衍射(XRD) |
| 2.6 光致发光测试系统 |
| 2.6.1 光致发光原理 |
| 2.6.2 光致发光技术 |
| 2.6.3 光致发光实验装置 |
| 2.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 3 量子点和量子阱的制备与优化 |
| 3.1 InAs/GaAs量子点的制备与优化 |
| 3.1.1 GaAs覆盖层厚度对双模自组织InAs QD的影响 |
| 3.1.2 InAs QD生长速率对量子点面密度的影响研究 |
| 3.2 GaSb/GaAs量子点的制备与优化 |
| 3.2.1 GaSb量子点随生长速率的变化 |
| 3.2.2 GaSb量子点随淀积层厚度的变化 |
| 3.3 InP基InGaAs/InAlAs量子阱的制备与优化 |
| 3.3.1 不同阱宽InGaAs/InAlAs量子阱的制备与发光波长调控 |
| 3.3.2 InGaAs/InAlAs量子阱的激子局域化 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 4 InAs/InGaAs量子点/量子阱复合结构 |
| 4.1 样品制备和形貌结构分析 |
| 4.2 低温低激发PL测量 |
| 4.3 变激发功率PL谱 |
| 4.4 PLE谱 |
| 4.5 变温度PL谱 |
| 4.6 TRPL谱 |
| 4.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 5 GaSb/(In)GaAs量子点/量子阱复合结构 |
| 5.1 GaSb/GaAs量子点和InGaAs/GaAs量子阱QDW复合结构 |
| 5.1.1 QDW样品制备和形貌 |
| 5.1.2 低温低激发功率密度PL谱 |
| 5.1.3 变激发功率PL谱 |
| 5.1.4 变温度PL谱 |
| 5.1.5 PLE谱 |
| 5.1.6 TRPL谱 |
| 5.1.7 本节小结 |
| 5.2 GaSb/AlGaAs量子点和GaAs/AlGaAs量子阱QDW复合结构 |
| 5.2.1 GaSb/AlGaAs量子点的制备和光学特性 |
| 5.2.2 QDW复合结构的制备和光学特性 |
| 5.2.3 本节小结 |
| 5.3 GaSb量子点嵌入GaAs/AlGaAs量子阱的DWELL结构 |
| 5.3.1 样品制备与结构 |
| 5.3.2 变激发功率密度PL谱 |
| 5.3.3 TRPL谱和PLE谱测试 |
| 5.3.4 本节小结 |
| 5.4 InP基GaSb/InAlAs量子点和InGaAs/InAlAs量子阱复合结构 |
| 5.4.1 GaSb/InAlAs量子点的制备和光学性质 |
| 5.4.2 GaSb/InAlAs量子点和InGaAs/InAlAs量子阱复合结构 |
| 5.4.3 本节小结 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 主要工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）InGaAs/GaAs多量子阱外延结构设计及生长研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 量子阱半导体激光器 |
| 1.2 外延技术国内外发展现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 InGaAs/GaAs量子阱有源区外延生长实验 |
| 2.1 有源区结构模拟和材料生长研究 |
| 2.2 InGaAs/GaAs量子阱生长实验研究 |
| 2.3 InGaAs/GaAsP多量子阱有源区生长及应力分析 |
| 2.3.1 多量子结构应用背景介绍 |
| 2.3.2 外延结构设计方案和实验条件介绍 |
| 2.3.3 测试结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 水平腔量子阱激光器外延结构掺杂实验研究 |
| 3.1 激光器外延材料掺杂特性理论模拟 |
| 3.2 GaAs材料的N/P型掺杂实验研究 |
| 3.3 AlGaAs材料的故意与非故意掺杂实验及机理分析 |
| 3.4 水平腔激光器外延结构生长及测试分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 垂直腔量子阱激光器外延结构生长研究 |
| 4.1 垂直腔半导体激光器各结构生长实验研究 |
| 4.2 全结构垂直腔激光器生长及测试分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
| 致谢 |
（8）自卷曲管状半导体功能结构的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 自卷曲微米管及相关器件的研究现状 |
| 1.3 论文结构与安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 半导体自卷曲微米管外延生长、制备及表征设备 |
| 2.1 半导体自卷曲微米管外延材料生长设备 |
| 2.2 半导体自卷曲微米管工艺加工设备 |
| 2.3 半导体自卷曲微米管测试表征设备 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 管壁嵌入InAs量子点的自卷曲微米管谐振腔的研究 |
| 3.1 量子点简介和微米管外延结构生长 |
| 3.2 管壁嵌入InAs量子点的自卷曲微米管谐振腔的制备 |
| 3.3 管壁嵌入InAs量子点的自卷曲微米管谐振腔的分析 |
| 3.4 管外边缘引入轴向限制的InAs量子点自卷曲微米管谐振腔的制备 |
| 3.5 管外边缘引入轴向限制的InAs量子点的自卷曲微米管谐振腔的分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章引入AlGaAs限制层的InAs量子点自卷曲微米管谐振腔的研究 |
| 4.1 外延结构设计 |
| 4.2 引入AlGaAs限制层的InAs量子点微米管的制备及结构特性 |
| 4.3 引入AlGaAs限制层的InAs量子点微米管转移前的光学特性分析 |
| 4.4 引入AlGaAs限制层的InAs量子点微米管转移后的谐振模式分析 |
| 4.5 引入AlGaAs限制层的InAs量子点微米管谐振腔谐振模式波长分析 |
| 4.6 基于两种外延结构的量子点自卷曲微米管谐振腔的对比与分析 |
| 4.7 引入AlGaAs限制层的InAs量子点自卷曲微米管谐振腔的温度稳定性 |
| 4.8 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于InGaAs/GaAs自卷曲微米管的卷曲石墨烯研究 |
| 5.1 石墨烯简介及其制备 |
| 5.2 InGaAs/GaAs应变双层结构的生长 |
| 5.3 基于InGaAs/GaAs自卷曲微米管的卷曲CVD石墨烯的研究 |
| 5.4 基于自卷曲微米管的气体传感器设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文及参与项目情况 |
（9）In0.22Ga0.78As/GaAs量子阱光致发光谱电子辐照效应研究（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 实验 |
| 2.1 样品选取 |
| 2.2 辐照实验 |
| 2.3 参数测试 |
| 3 结果与讨论 |
| 3.1 光致发光谱 |
| 3.2 发光峰中心波长 |
| 4 结论 |
（10）InGaAs/GaAsP量子阱界面结构及其激光器件性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 应变、应变补偿量子阱及能带理论 |
| 1.3 半导体激光器的基本原理和理论参数 |
| 1.3.1 粒子数反转和光增益 |
| 1.3.2 阈值条件和增益分布 |
| 1.3.3 激光谐振腔 |
| 1.4 半导体激光器光电特性及主要参数 |
| 1.4.1 半导体激光器的量子效率 |
| 1.4.2 量子阱激光器的阈值电流密度，特征温度的分析 |
| 1.5 量子阱激光器In GaAs阱层/GaAsP垒层的界面结构 |
| 1.5.1 温度对生长In GaAs/GaAsP界面结构的影响 |
| 1.5.2 势垒高度对In GaAs/GaAsP界面结构及载流子输运的影响 |
| 1.5.3 不同偏角的GaAs衬底对InGaAs/Ga AsP界面结构的影响 |
| 1.6 选题意义和研究内容 |
| 1.6.1 选题意义 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 半导体材料的制备与表征 |
| 2.0 引言 |
| 2.1 外延材料的制备 |
| 2.2 半导体材料的表征手段 |
| 2.2.1 高分辨X射线衍射仪 |
| 2.2.2 半导体光致发光 |
| 2.2.3 原子力显微镜 |
| 2.2.4 拉曼光谱 |
| 2.2.5 其它表征手段 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 温度对应变补偿量子阱中阱/垒界面结构的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 In GaAs/GaAsP多量子阱的制备与表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 HRXRD与表面反射率分析 |
| 3.3.2 AFM表面形貌分析 |
| 3.3.3 SIMS界面分析 |
| 3.3.4 PL光谱分析 |
| 3.3.5 I–V曲线电学特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 势垒高度对In GaAs/GaAsP多量子阱载流子的传输的影响及光电性质 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 量子阱材料的生长、器件制备与性能测试 |
| 4.2.1 量子阱材料的生长 |
| 4.2.2 器件制备 |
| 4.2.3 性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 HRXRD分析 |
| 4.3.2 表面反射率分析 |
| 4.3.3 AFM表面形貌分析 |
| 4.3.4 PL光谱分析 |
| 4.3.5 拉曼光谱分析 |
| 4.3.6 理论仿真分析 |
| 4.3.7 激光器件分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 衬底偏角对In GaAs/GaAsP多量子阱的光致发光以及结构性质的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 量子阱材料的制备与表征 |
| 5.2.1 量子阱材料的制备 |
| 5.2.2 性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 HRXRD与表面反射率分析 |
| 5.3.2 拉曼光谱分析 |
| 5.3.3 AFM表面形貌分析 |
| 5.3.4 变温PL光谱分析 |
| 5.4 本章结论 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 博士学位论文独创性说明 |
| 攻读博士期间取得的科研成果 |
| 发表的论文 |
| 申请专利 |
| 致谢 |
四、InGaAs/GaAs应变量子阱的光谱研究（论文参考文献）
- [1]InGaAs/GaAs多量子阱近红外光探测结构设计与表征[J]. 李林森,汪涛,朱喆. 电子技术应用, 2021(07)
- [2]InGaAs/GaAsP应变补偿多量子阱MOCVD生长[J]. 王旭,王海珠,张彬,王曲惠,范杰,邹永刚,马晓辉. 发光学报, 2021(04)
- [3]长波/甚长波量子阱红外探测器的光电调控及性能优化研究[D]. 杨贺鸣. 华东师范大学, 2020(05)
- [4]应用于单纤双向光互连的垂直集成收发一体芯片[D]. 位祺. 北京邮电大学, 2020
- [5]Ⅲ-Ⅴ族半导体卷曲三维结构及相关典型器件的创新研究[D]. 柴昭尔. 北京邮电大学, 2020(04)
- [6]Ⅲ-Ⅴ族半导体量子点和量子阱复合结构纳米材料光学特性研究[D]. 王颖. 北京交通大学, 2019(01)
- [7]InGaAs/GaAs多量子阱外延结构设计及生长研究[D]. 侯春鸽. 长春理工大学, 2019(01)
- [8]自卷曲管状半导体功能结构的研究[D]. 毛国明. 北京邮电大学, 2018(09)
- [9]In0.22Ga0.78As/GaAs量子阱光致发光谱电子辐照效应研究[J]. 玛丽娅,郭旗,艾尔肯,李豫东,李占行,文林,周东. 光学学报, 2017(02)
- [10]InGaAs/GaAsP量子阱界面结构及其激光器件性能研究[D]. 董海亮. 太原理工大学, 2016(08)