GaAs（Sb,Bi）半导体及其纳米线体系的红外光学和极化特性研究

发布时间：2022-12-25 14:50

　　近些年来,III-V半导体材料如GaAs（Sb,Bi）,因具有直接带隙、电子迁移率高、有效质量小等优异的光学和电学性质而受到人们广泛的关注。其带隙能量可以通过改变合金组分而连续可调,覆盖1.3μm和1.55μm两个重要的光纤通讯窗口。这使得GaAs（Sb,Bi）半导体材料成为制作高速低功率电子器件、近红外光子探测器、红外半导体激光器等器件的理想材料。此外,重元素Sb、Bi的掺入能强烈地扰动自旋轨道（spin-orbit）劈裂能量。基于强的Rashba自旋轨道相互作用,可以发展低电场调控的自旋电子学器件。本论文主要研究了GaAs_0.44Sb_0.56体材料和GaAsBi纳米线的红外光学和极化性质。具体内容如下:（1）自行设计和搭建了同时具有时间和极化分辨的微区拉曼/光致发光光谱测试系统,并且具有亚微米量级的空间分辨率。改进和发展了有效抑制半导体体材料或微结构的光调制反射光谱中光致发光背景干扰的方法。基于传统的光调制反射光谱测量装置,改进的方法利用消色差的光学缩束器来减小探测光的光束直径,进而被一个与光阑耦合的透镜收集。新的光谱测量系统既确保了探测... 

【文章页数】：104 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 本论文的主要内容
第2章 Ⅲ-V族半导体的基本性质
    2.1 基本能带结构和光学性质
    2.2 光跃迁与光学取向
    2.3 自旋的弛豫
    2.4 声子性质与拉曼散射
    2.5 从3D体材料到1D纳米线
    2.6 半导体纳米线中的光学各向异性
第3章 光谱测试系统——从实验角度
    3.1 微区拉曼光谱
    3.2 光致发光光谱
    3.3 极化分辨的光致发光光谱/拉曼光谱
    3.4 时间分辨的光致发光测量：单光子计数
    3.5 光调制反射光谱
第4章 热退火增强GaAsSb半导体中载流子局域与自旋探测效率
    4.1 引言
    4.2 样品生长、处理与实验配置
    4.3 热退火处理对GaAsSb样品晶体结构的影响
    4.4 低温光致发光光谱与光调制反射光谱研究GaAsSb中载流子局域
    4.5 快速热退火对GaAsSb中自旋探测效率的影响
    4.6 小结
第5章 Bi对GaAs纳米线晶体结构和发光极化特性的影响
    5.1 引言
    5.2 GaAs(Bi)纳米线的生长、形貌与实验配置
    5.3 Bi掺入对GaAs纳米线结构性质的影响
    5.4 拉曼光谱研究GaAs/GaAsBi纳米线中的声子振动
    5.5 Bi元素掺入对GaAs纳米发光特性的影响
    5.6 小结
第6章 全文工作总结与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3726823