低维异质结构与新型Ⅲ-Ⅴ族半导体发光器件的研究

发布时间：2022-08-11 19:59

　　半导体低维异质结构早已成为构筑高性能半导体发光器件的基石,该领域的前沿创新研究经久不衰地持续了几十年,但研究热点已从早期的二维的量子阱、超晶格转变至一维的量子线（或更广义的纳米线）和零维的量子点。特别是,基于自组织量子点的新型半导体发光器件因电注入工作容易、具备某些特有的优异性能譬如高温度稳定性并且具有重要的应用前景而尤为受到关注。然而,目前绝大多数量子点发光器件譬如量子点激光器依赖分子束外延（MBE）生长,金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长量子点激光器的进展则大幅滞后且与MBE生长存在显著差距,仅有少数几个国外研究组掌握MOCVD生长量子点激光器的核心技术,鉴于MOCVD所拥有的半导体器件产业化优势,在国内深入系统开展量子点激光器的MOCVD生长研究具有十分重要的意义。除激光器外,基于半导体低维异质结构的发光器件中另外一种重要的类型是超辐射发光二极管（超辐射管）,当前基于半导体低维异质结构的超辐射管作为光纤陀螺等系统的光源对于系统性能的提高起着不可替代的作用,开展超辐射管的研究对光纤陀螺等实际应用具有重要价值。此外,半导体低维异质结构除了前述的几种整数维度外,近年来本实验室提出了... 

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状简介
        1.2.1 能级弥散理论
        1.2.2 Ⅲ-Ⅴ族量子点激光器
        1.2.3 Ⅲ-Ⅴ族量子阱及量子点超辐射管
    1.3 论文的结构安排
    参考文献
第二章 理论基础与实验技术
    2.1 半导体低维异质结构及器件的理论基础
        2.1.1 半导体低维结构
        2.1.2 半导体激光器的基本理论[5]
        2.1.3 半导体超辐射管的基本理论
    2.2 半导体Ⅲ-Ⅴ族材料外延技术
        2.2.1 金属有机化学气相沉积
        2.2.2 分子束外延
    2.3 半导体材料表征技术
        2.3.1 X射线衍射
        2.3.2 光致发光
        2.3.3 原子力显微镜
        2.3.4 其他表征技术
    2.4 器件制备及测试技术
        2.4.1 激光器/超辐射管制备工艺
        2.4.2 激光器/超辐射管测试技术
    2.5 本章小结
    参考文献
第三章 能级弥散理论中弥散线型的分析研究
    3.1 能级弥散理论介绍
    3.2 能级弥散理论中不同弥散线型的计算
        3.2.1 指数线型时的电子态密度
        3.2.2 洛伦兹线型时的电子态密度
        3.2.3 实际情况中可能的复合弥散线型
    3.3 弥散电子态密度曲线在分数维度电子态系理论中的运用
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 Ⅲ-Ⅴ族量子阱材料及器件研究
    4.1 InP基量子阱材料的结构及器件
        4.1.1 InP基InGaAsP量子阱激光器及超辐射管
        4.1.2 InP基AlGaInAs量子阱激光器及超辐射管
    4.2 GaAs基量子阱材料的外延及器件
        4.2.1 GaAs基InGaAs/GaAs量子阱结构外延
        4.2.2 GaAs基InGaAs/GaAs量子阱激光器
        4.2.3 GaAs基InGaAs/GaAs量子阱超辐射管
    4.3 本章小结
    参考文献
第五章 Ⅲ-Ⅴ族量子点材料及器件研究
    5.1 GaAs基InAs量子点结构的生长及优化
        5.1.1 量子点生长的优化方法
        5.1.2 量子点器件有源区的生长
        5.1.3 量子点器件AlGaAs上限制层的生长
    5.2 GaAs基InAs量子点器件
        5.2.1 MOCVD生长的量子点激光器
        5.2.2 MBE生长的量子点激光器及超辐射管
    5.3 硅基InAs量子点材料的生长研究
        5.3.1 硅基GaAs材料的异变外延
        5.3.2 硅基InAs量子点的生长
    5.4 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
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文及申请的专利



本文编号：3675293