半導體低微結構的光學性質研究.pdf

1、太赫茲波在電磁波譜中位置特殊并且有許多優(yōu)點和潛在的利用價值,因此處于遠紅外波段的太赫茲發(fā)光器或激光器的理論和實驗研究理所當然經(jīng)成為當今世界研究的熱點。一直以來,由于半導體量子點所展示的物理現(xiàn)象在太赫茲方向具有很好的應用前景,因此相對于其它太赫茲器件,人們更重視用半導體量子點制成的該類型器件研究,但制備量子點的技術雖經(jīng)過多年探索,也已經(jīng)發(fā)明了一些較好的制備量子點的技術,可是要想精確控制并制備出好的量子點,仍有很長的路要走。為克服量子點制備

2、技術上引起的不足,我們提出另外一種方案,即將雜質單原子摻雜在半導體量子阱中,通過調節(jié)量子阱對雜質原子的量子限制效應,人為操縱雜質原子能級的結構,其中包括控制能級間的間隔和調整雜質能級的排序,由此便形成了類似于傳統(tǒng)量子點的單電子量子點或單空穴量子點。
　　 實驗采用了先進的分子束外延生長技術,分別制備出多個沿(100)方向GaAs襯底上交替生長的GaAs/AlAs多量子阱樣品(阱寬范圍從30A到200A)和一個均勻摻雜Be受主原子

3、的GaAs外延單層樣品。各不同阱寬的多量子阱樣品,在阱的中心都進行了Be受主原子的6摻雜。對所有樣品的研究主要是在4.2K的低溫下,分別進行了PL譜、共振Raman散射譜和Fourier變換紅外吸收光譜的觀測分析。
　　 在PL譜中,除了清楚的看到自由激子、受主束縛激子和自由到束縛有關的躍遷外,更重要的是看到了與受主束縛激子有關的躍遷,即:受主束縛激子的兩空穴躍遷(THT)。經(jīng)過分析,Be0X與THT兩峰之間的能量間隔就對應著該

4、樣品中受主從基態(tài)1S3/2(Γ6+Γ7)到激發(fā)態(tài)2S3/2(Γ6+Γ7)躍遷所需要的能量。除此之外,在多量子阱實驗中,還可以看到到其它更高偶宇稱激發(fā)態(tài)之間的躍遷。由此便得出了不同量子阱寬度下受主基態(tài)到偶宇稱激發(fā)態(tài)的能級躍遷結果。
　　 共振Raman散射譜中,清楚的觀測到了h01。(由光激發(fā)空穴子帶內的躍遷引起)和與GaAs層有關的L0聲子和T0聲子。此外,在共振Raman散射譜的高能邊看到了峰值半寬很寬的界面聲子(IF)峰和與

5、受主原子有關的局域振動模以及界面態(tài)。除此之外實驗中沒有觀測到預期的與受主有關偶宇稱躍遷峰,究其原因可能是我們的實驗散射截面小,激發(fā)功率低等諸多原因造成的。
　　 Fourier變換紅外吸收光譜中,對不同量子阱寬樣品進行觀測,清楚的看到三條主要的受主帶內躍遷吸收線,它們是分別來源于受主基態(tài)到三個奇宇稱激發(fā)態(tài)的躍遷。
　　 從上述實驗研究中,可以得出量子阱寬度與受主躍遷能量之間的關系,由此關系可以看到,隨著量子阱寬度的減少,