空间有序InGaAs量子点链纳米材料各向异性特性研究

发布时间：2020-11-14 03:12

　　 量子点链材料具有将电子限制在一维空间内的特性并且具备类量子线的特征,这使得量子点链相对于其他材料来说具有许多优势。本论文工作是对InGaAs量子点链材料在形貌、光电性质、发光特征及应力等方面的各向异性进行研究。我们主要通过系统的研究方法和实验方法理解不同生长参数对量子点链的生长过程以及各向异性特性的影响。主要研究内容和研究结果如下:(1)研究了不同生长温度下得到的InGaAs/GaAs量子点链材料的各向异性特征。较低温度下(485oC)生长的样品,量子点随机排布,呈现各向同性特征。随着生长温度升高,样品表面的量子点形成排布有序链状结构,各向异性增强,温度进一步升高,其形貌各向异性会有一定程度的削弱,在这个过程中,量子点链的形成及链内量子点之间的耦合造成载流子沿着成链方向的隧穿和转移,使得量子点链具有独特的各向异性光电特性。拉曼光谱分析表明,随着生长温度的升高,InGaAs量子点TO和LO两个声子峰均出现不同程度的红移现象,这是由于生长温度升高的过程中,晶体的热膨胀导致原子间距发生变化并提高了生长过程中原子的扩散速率,导致声子频率降低,拉曼峰位向低波数移动,同时引起拉曼峰展宽。变激发功率PL谱测量结果表明,在量子点链成链[01-1]方向上存在量子点之间的耦合和载流子转移,这是量子点链结构特有的各向异性特征,这一过程随着样品生长温度的升高而变化,即与量子点空间有序特征的各向异性相关联,这一过程同样影响量子点链样品PL谱的峰位及半高宽随测试温度的变化。通过TRPL测量和对量子点荧光寿命的拟合,进一步揭示了量子点链内载流子的各向异性运输过程。随着生长温度的升高,样品的荧光偏振度出现先上升后下降的现象,这与样品在形貌及微电子等方面的表现是相符的。(2)研究了不同In组份的InGaAs/GaAs量子点链材料的各向异性特征。由于晶格失配与两种结构之间存在的应力成正比,而In含量的增加会加大InGaAs与GaAs的晶格失配,并增大量子点生长过程中的应力作用,进而影响量子点的横向排序,造成量子点链结构的各向异性增强。RSM结果表明较高的铟组份会增强InGaAs层的应力各向异性。变激发功率测量得到的稳态PL谱结果表明,随着In含量升高,成链方向上量子点间的耦合作用增强,量子点成链对样品发光的影响也就越明显。通过变温PL测试,可以得出In含量较高的样品热激活能较低,这说明量子点链内部载流子隧穿和转移需要克服的势垒较低,载流子的输运具有各向异性特征,这同样影响到载流子的的热激发和再布居过程及量子点链样品的荧光辐射寿命。
【学位单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TB383.1;O471.1

【参考文献】

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本文编号：2883002