双尺寸分布InGaAs/GaAs量子点的外延生长与器件制备研究

发布时间：2022-08-12 14:54

　　低维半导体材料从概念提出至今,引发了科学研究领域的热潮,人们不断对其理论机制与实验制备展开研究。目前,关于半导体量子阱器件的理论研究和生长制备技术已趋于完善,商业化的量子阱器件已经广泛深入人们日常生活的各个领域。更低维度的量子点器件,由于其δ态的电子波函数,在理论上拥有比量子阱更优越的性能,而成为近年来的研究热点。但是,在最具代表性的半导体激光器研究领域,大量的实验测试结果表明器件的性能与理论预测相比有较大的差距,甚至比不上目前成熟的量子阱器件。虽然量子点激光器的研究出现迟滞现象,量子点材料在其它器件应用,诸如硅基Ⅲ-Ⅴ族发光器件,单光子光源器件中,拥有量子阱和体材料无法替代的天然优势,而成为新的研究热点。本文从量子点材料的外延生长出发,根据材料生长动力学特点,逆向传统思维方法,蓄意生长具有双尺寸分布特点的量子点材料,并利用这种材料作为有源区制备了超辐射发光二极管材料和双波长量子点激光器材料。主要内容如下:1、基于MOCVD外延系统,在自组装生长模式下,针对各生长条件,如生长温度、生长速率、五三比、生长中断、沉积量等进行调研和研究,确定了双尺寸量子点材料的生长窗口。在生长温度530°C... 

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 量子点材料的研究意义及背景
    1.2 量子点材料及器件的研究进展
        1.2.1 量子点材料的研究进展
        1.2.2 量子点器件的研究进展
        1.2.3 量子点的发展瓶颈与机遇
    1.3 本论文的主要内容
第2章 量子点的外延生长理论
    2.1 量子点的自组织生长模式
    2.2 生长参数对量子点的形貌及发光特性的影响
        2.2.1 沉积量
        2.2.2 生长温度
        2.2.3 生长速率
        2.2.4 生长中断(GRI)
        2.2.5Ⅴ/Ⅲ比
    2.3 本章小结
第3章 双尺寸分布In Ga As/Ga As量子点的MOCVD外延制备
    3.1 MOCVD(AIXTRON 200-4)外延系统介绍
    3.2 外延片的表征技术
    3.3 双尺寸分布In Ga As/Ga As量子点的生长工艺
    3.4 双尺寸分布In Ga As/Ga As量子点的表征结果及分析
    3.5 双尺寸分布量子点器件的外延结构设计
    3.6 本章小结
第4章 器件制备工艺流程
    4.1 外延片清洗
    4.2 生长掩膜层
    4.3 光刻工艺
    4.4 刻蚀工艺
    4.5 欧姆接触
    4.6 腔面膜
    4.7 半导体器件的基本工艺流程
    4.8 本章小结
第5章 双尺寸分布量子点材料的器件化应用
    5.1 超辐射发光二极管
        5.1.1 研究背景
        5.1.2 器件测试结果及分析
    5.2 双波长量子点激光器
        5.2.1 研究背景
        5.2.2 器件测试结果及分析
        5.2.3 差频THz波研究简介
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续研究展望
参考文献
在学期间学术成果情况
指导教师及作者简介
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]差频可调谐太赫兹技术的新进展[J]. 柴路,牛跃,栗岩锋,胡明列,王清月.  物理学报. 2016(07)
[2]从光子学角度看太赫兹技术的现状和发展趋势[J]. 胡小燕.  激光与红外. 2015(07)
[3]准零维量子点激光器的发展瓶颈[J]. 李世国,王新中,周志文,张卫丰.  激光与光电子学进展. 2014(03)
[4]Optical properties of 1.3-μm InAs/GaAs quantum dots grown by metal organic chemical vapor deposition[J]. 李林,刘国军,李占国,李梅,王晓华,曲轶,薄报学.  Chinese Optics Letters. 2009(08)
[5]基于光学方法的太赫兹辐射源[J]. 孙博,姚建铨.  中国激光. 2006(10)



本文编号：3676080