GaAs/AlGaAs量子阱生长及结构性质研究

发布时间：2023-10-26 20:21

　　作为III-V族化合物半导体材料的典型代表材料GaAs/AlGaAs量子阱,由于它载流子迁移率高、Al组分可调控和具备优异的稳定性等特性备受人们关注,且该材料体系通过调节材料组分,可以满足中红外波段所在的众多应用领域需求,尤其以GaAs/AlGaAs量子阱构成的异质结半导体材料是制备高性能激光探测器件的重要材料。然而材料在结构参数的选取、生长制备中引入的缺陷及材料中异质界面存在的界面特性等,严重影响了光电器件的性能,成为了近些年来研究的重点。本论文采用分子束外延技术(MBE)生长制备了GaAs/AlGaAs量子阱材料,并从制备前结构参数的选取和材料制备后表征分析构成理论与实验的基础,并采用快速热退火的界面控制手段,系统研究快速热退火对材料整体质量的影响,从而获得最佳的退火条件,为今后以GaAs/AlGaAs量子阱材料为基础的半导体激光器、探测器等光电器件提供了基础材料和技术支持。论文主要包括三个部分:(1)使用量子干涉模型对GaAs/AlGaAs量子阱能带分布及量子阱红外探测(QWIP)波长进行了模拟计算,在采用束缚态到准束缚态的跃迁机制为前提,得到QWIP探测波长随阱宽增大而减小,随...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 GaAs/AlGaAs材料研究进展
        1.2.1 GaAs/AlGaAs单量子阱材料研究进展
        1.2.2 GaAs/AlGaAs多量子阱材料研究进展
    1.3 GaAs/AlGaAs材料光电器件研究进展
        1.3.1 GaAs/AlGaAsQWIP研究进展
        1.3.2 GaAs/AlGaAs纳米线器件研究进展
    1.4 本论文主要研究内容
第二章 材料制备方法及测试手段
    2.1 半导体材料制备方法简介
    2.2 分子束外延技术(MBE)
        2.2.1 MBE设备简介
        2.2.2 MBE设备基本原理
        2.2.3 MBE设备生长机理
    2.3 半导体材料表征技术
        2.3.1 双晶X射线衍射仪理论
        2.3.2 光致发光(PL)理论
        2.3.3 原子力显微镜(AFM)理论
    2.4 本章小结
第三章 GaAs/Al_xGa_1-xAs能带结构的模拟与计算
    3.1 能带结构理论及能带计算方法
        3.1.1 能带结构理论
        3.1.2 能带结构计算方法
    3.2 GaAs/AlGaAs能带结构的计算
        3.2.1 电子干涉模型理论
        3.2.2 GaAs/Al_xGa_1-xAs能态分布模拟计算
        3.2.3 GaAs/Al_xGa_1-xAsQWIP波长模拟计算
    3.3 本章小结
第四章 GaAs基量子阱材料生长及物性研究
    4.1 GaAs、AlGaAs合金材料的外延生长
        4.1.1 GaAs合金外延及表征分析
        4.1.2 AlGaAs合金外延及表征分析
    4.2 GaAs/AlGaAs多量子阱材料外延生长
    4.3 GaAs/AlGaAs多量子阱的结构及发光性质研究
        4.3.1 样品XRD表征结果
        4.3.2 样品PL表征结果
        4.3.3 样品PLMapping表征结果
        4.3.4 样品AFM表征结果
    4.4 本章小结
第五章 快速热退火对GaAs/AlGaAs量子阱的影响
    5.1 快速热退火的样品制备
    5.2 样品XRD表征分析
    5.3 样品室温PL表征分析
    5.4 样品PLMapping表征分析
    5.5 样品AFM表征分析
    5.6 本章小结
结论
致谢
参考文献
硕士期间论文发表情况



本文编号：3856917