InAs/GaAs量子点中载流子输运特性及在光电器件领域的应用

发布时间：2021-04-02 06:50

　　InAs/GaAs自组装量子点结构作为准零维材料,由于有量子限域效应,在基础物理研究和微电子光电子器件应用领域都具有重要的意义。目前InAs/GaAs量子点体系广泛用于激光器、太阳能电池和量子点红外探测器等领域。InAs量子点中载流子输运过程对器件的性能有着至关重要的影响。光致发光谱是一种无损伤、高效的研究半导体材料中的载流子复合和输运特性的检测方法。本论文主要通过测试InAs/GaAs量子点的光致发光特性和电学特性,分析量子点中的载流子输运特性,提出新的物理模型,并通过调节InAs/GaAs量子点的生长参数,扩展量子点的吸收波长,应用于太阳能电池中。具体的研究内容和实验结果如下:通过测试量子点大小呈现双模分布的3 ML InAs量子点在共振激发和非共振激发模式下的变温光之荧光发光谱,发现在非共振激发条件下,变温PL呈单峰且强度呈单调下降趋势,在共振激发条件下,出现双峰结构,随着温度升高,大的量子点PL淬灭较快,小的量子点淬灭较慢,推测在InAs量子点内的共振激发载流子不能在不同量子点之间进行输运,而是倾向于弛豫到基态进行辐射复合发光。在10个周期的InAs/GaAs量子点两侧加入n-... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市

【文章页数】：101 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

半导体带隙和晶格常数图

用 4 个价电子形成共价键，即正四面体的分布格式，形成 GaA成晶体来看，GaAs 的化学键是共价键。但是，GaAs 晶体是原子构成的，这两种原子的电负性不同。Ga 原子电负性小。共价键中的电子对更倾向于 As 原子一边，即从量子力学的子对出现在 As 原子周围的概率大。 因此这种共价键具有一和 As 原子的电负性差是 0.37，所以该极性共价键有 30%的子的配位数是 4，一个 Ga 原子周围有 4 个 As 原子，一个 Ga 原子。Ga 原子与 As 原子的连线是<111>晶向，（111）面是由于 GaAs 之间的共价键有 30%左右的离子键特性，因此面紧密。而（110）晶面之间的化学键是非极性共价键，键能相对体的自然解理面。

第一章 绪论GaAs 在室温下的晶格常数是 5.65325 ，InAs 在室温下的晶格常数是 6.0583 ，两者的晶格失配度为 7.16%。InxGa1-xAs 的晶格常数遵循 Vegard's law[10]，即线性叠加原理： 1 = ( ) (1-1)InxGa1-xAs 和 InAs 与 GaAs 晶格失配，在 GaAs 衬底上外延上述材料属于异质外延，一开始 InxGa1-xAs 和 InAs 晶格常数大承受压应力，GaAs 晶格常数小承受拉应力，此时形成共格界面；随着异质外延厚度增加，超过临界厚度后出现位错呈现半共格界面；超过临界厚度后，应力释放，弛豫，呈现非共格界面，生长量子点或者 cross hatch 缺陷[11]。图 1.3 是晶体共格界面、半共格界面、非共格界面的示意图。


本文编号：3114803