导读:本文包含了量子阱结构论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:多量,量子,载流子,结构,半导体,光量子,吸收光谱。
量子阱结构论文文献综述
刘轩,王美玉,李毅,朱友华[1]（2019）在《阶梯状量子阱结构对蓝光GaN基LED性能的改善》一文中研究指出由于Ⅲ族氮化物材料自身的物理特性,InGaN/GaN量子阱结构存在极化效应导致能带倾斜,极大地影响了LED的辐射复合效率。采用阶梯状量子阱的结构来改善LED的发光特性,通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)系统在4英寸(1英寸=2.54 cm)蓝宝石衬底上外延生长了3种不同量子阱结构的样品,并对其进行材料结构与器件性能的表征。实验结果表明, In组分减小的阶梯状量子阱样品相对于传统量子阱结构,其在电致发光(EL)谱中蓝移现象几乎消失;同时在注入电流为140 mA时,其发光功率以及外量子效率分别提高3.8%和5.1%。此外,Silvaco Atlas软件的仿真结果显示了该样品的量子阱中具有更高的空穴浓度与辐射复合效率。(本文来源于《半导体技术》期刊2019年10期）
王颖[2]（2019）在《Ⅲ-Ⅴ族半导体量子点和量子阱复合结构纳米材料光学特性研究》一文中研究指出Ⅲ-Ⅴ族半导体量子点和量子阱组合构成的复合结构低维材料具有更为灵活的能带结构调控能力和新颖的物理特性,己经被广泛应用于激光器、红外探测器、电光调制器、太阳能电池等光电子器件。深入研究半导体量子点和量子阱复合结构低维材料的光电特性及载流子动力学机制,对于提高纳米光电器件的性能和拓展其应用领域具有重要的意义。本论文围绕Ⅰ型能带结构InAs/GaAs量子点和I型能带结构InGaAs/GaAs量子阱的点加阱(QDW)耦合注入复合结构,II型能带结构GaSb量子点与GaAs基和InP基InGaAs/GaAs、GaAs/AlGaAs、InGaAs/InAlAs等几种I型能带结构量子阱组成的QDW和点在阱中(DWELL)复合结构,系统研究了复合结构的分子束外延生长条件和优化方法,利用多种测试手段对复合结构进行了形貌、组份和光学性能表征,深入分析阐述了复合结构的独特光学特性及载流子动力学等相关物理机制,所取得的创新性成果主要有:1.调控InP基InGaAs/InAlAs量子阱阱宽,实现了荧光波长范围覆盖光通信波段,通过研究量子阱界面效应为制备最佳量子阱异质结构提出了针对性的优化方案。对构建复合结构所需的GaAs基InAs/GaAs量子点、GaSb/GaAs量子点和InP基InGaAs/InAlAs量子阱的外延生长条件进行了实验优化。通过控制量子点的生长条件得到面密度合适、尺寸均匀的量子点。调控InP基InGaAs/InAlAs量子阱阱宽实现了荧光波长范围覆盖通信波段,实验测量结合理论模拟分析证实界面不完善对量子阱发光性能有显着影响,通过研究量子阱界面效应为制备最佳量子阱异质结构提出了针对性的优化要求。2.实验发现InAs/GaAs量子点和InGaAs/GaAs量子阱构成的QDW复合结构中存在特殊的载流子双共振隧穿机制。以InAs/GaAs量子点和InGaAs/GaAs量子阱构成QDW复合结构,量子阱承担载流子收集和储存层任务,将收集的载流子隧穿转移到QDs中,荧光谱测量和能级理论计算分析表明,复合结构中存在特殊的载流子双共振隧穿机制,即从量子阱的基态E0QW到QDs的第五激发态Es和从量子阱的第一激发态E1QW到量子点浸润层能级EWL。这种双共振隧穿引起了载流子的更快速转移和注入效率的提高,导致量子阱荧光寿命减小了一个量级,量子点荧光增强近3倍而载流子寿命却几乎没有改变。3.以Ⅱ型GaSb/GaAs量子点和I型InGaAs/GaAs量子阱构成人造Ⅱ型能带QDW复合结构,实验发现量子点浸润层(WL)对QDW内空穴的快速隧穿转移至关重要。以Ⅱ型GaSb/GaAs量子点加I型InGaAs/GaAs量子阱外延生长构成人造⒈型能带QDW复合结构,这种复合结构利用Ⅰ型量子阱直接带隙、吸收截面大的特点,可将其作为电子储存层和空穴注入层,使空穴通过隧穿或转移等方式注入到量子点中。实验发现WL具有快速转移QW空穴到量子点的能力,但是实验也证明复合结构中的WL可以表现出较强的激子局域化效应,在一定程度上削弱量子点的空穴俘获效率。因此提出构建高质量QDW复合结构必须优化GaSb量子点WL,抑制其激子局域化效应。4.提出了QDW和DWELL复合结构优化方案,获得了较Ⅰ型量子阱直接跃迁显着增强的Ⅱ型能带复合结构材料发光。对GaSb/AlGaAs量子点和GaAs/AlGaAs量子阱构成的QDW复合结构进行优化,通过增加量子点面密度和引入宽带隙AlGaAs势垒层等一系列改进措施,成功抑制WL对载流子的局域化,提高了空穴隧穿注入量子点效率,获得了较Ⅰ型量子阱直接跃迁显着增强的Ⅱ型量子点发光。在此基础上,还制备了AlGaAs势垒包围GaSb/GaAs量子点的DWELL复合结构,这种嵌入式复合结构所形成的特殊能带调控使载流子俘获更为直接有效,获得比QDW复合结构更强的Ⅱ型量子点发光。5.以InP基GaSb/InAlAs量子点和InGaAs/InAlAs量子阱构成的QDW复合结构,获得超过2μm的Ⅱ型量子点发光。组合InP基GaSb/InAlAs量子点和InGaAs/InAlAs量子阱外延生长获得QDW复合结构,通过调控QDW复合结构中量子点、量子阱和间隔层等相关参数,可以实现较大的带隙调节范围,当GaSb/InAlAs量子点和InGaAs/InAlAs量子阱的发光波长都调控到～1.5μm时,QDW复合结构发光波长可超过2μm。同时发现,QDW中Ⅱ型GaSb量子点发光强度均显着强于单层GaSb/InAlAs量子点或InGaAs/InAlAs量子阱。通过对以上几种半导体量子点和量子阱组成的QDW和DWELL复合结构的实验研究,证明与单一量子阱和单一量子点结构相比,复合结构的设计与制造拥有更多的选择,量子点尺寸、量子阱阱宽、各层材料组份、间隔层厚度和势垒层材料选择等,都可作为调控复合结构载流子布居、隧穿转移、辐射复合波长和寿命等光学特性的途径,用于改善或定制光电器件的性能。因此,半导体量子点和量子阱构成的复合结构是有效实行能带工程、改善和调控半导体低维量子结构材料物理特性、拓宽低维量子结构纳米材料应用领域的一种有效方案。(本文来源于《北京交通大学》期刊2019-06-01）
李洪斌[3]（2019）在《In组分渐变的InGaN/GaN多量子阱结构光学特性》一文中研究指出随着社会的发展,在全社会用电量中,照明用电的比例越来越大。因此,迫切需要发展节能高效的新型照明。近年来,发光二极管(light-emitting diode，LEDs)因其亮度高、能耗低、寿命长和响应快的优点,成为取代传统照明的第四代照明方式。在各种材料制备的LEDs当中,氮化镓(GaN)基LED由于具有直接带隙和带隙可调的优点,吸引了广泛的关注,并大量应用于普通照明、背光源和显示等领域。GaN基LED，可以通过改变有源区铟镓氮(InGaN)或者铝镓氮(AlGaN)中In、Ga、Al叁种元素的含量,实现禁带宽度从0.7 eV到6.2 eV的变化,其发光波长可以从近紫外覆盖到近红外。目前,InGaN/GaN多量子阱(MQWs)基LED在蓝光波段的内量子效率(IQE)已经超过90%。但是随着发光波长的增长,InGaN/GaN MQWs基LED的IQE显着下降,尤其是在黄绿范围内,产生所谓的“黄绿鸿沟”问题。造成这一问题的原因主要有两点:一是InGaN阱层中In原子和Ga原子的尺寸存在较大的差异以及InN和GaN之间存在严重的晶格失配,这造成了相分离或者组分波动的产生,In组分增加导致了材料质量恶化,非辐射复合中心的增加;二是在MQWs中InGaN阱层和GaN垒层之间存在较大的晶格失配和热失配,造成了极化电场的产生,导致了在MQWs中电子和空穴波函数的空间分离并降低了辐射复合效率,即所谓的量子限制斯塔克效应(QCSE)，In组分的增加导致了 QCSE的加剧,进而降低了辐射复合效率。因此，深入研究InGaN/GaN MQWs的发光机制,提高电子和空穴波函数交迭,对改善黄绿鸿沟问题具体重要意义。本论文利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)制备实验样品,通过光致发光(photoluminescence，PL)谱测试手段,对In组分逐渐变化的InGaN/GaN MQWs结构的光学特性进行了研究。主要研究内容总结如下:(1)In组分渐变的InGaN/GaN多量子阱结构的光学特性。利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法,制备了沿生长方向InGaN阱层In组分逐渐增多和In组分逐渐减少的两种InGaN/GaN MQWs结构,对样品在温度6-300K范围内和激发功率0.001-70 mW范围内的PL特性进行了研究。结果显示,与阱层In组分逐渐增多的MQWs结构相比,阱层In组分逐渐减少的MQWs结构阱层具有更高的平均In含量,这是由于其InGaN阱层In挥发不太显着;并且因此,与前者相比,后者在低激发功率时,表现出较强的载流子局域效应,在高激发功率时,表现出较弱的载流子局域效应。(2)InGaN阱层生长方式不同的叁种InGaN/GaN多量子阱结构的发光效率研究。利用MOCVD方法,制备了InGaN阱层沿生长方向In组分逐渐增多、In组分量逐渐减少以及In组分保持不变的叁种InGaN/GaN MQWs结构,对其PL光谱和峰位能量的温度依赖性进行了分析,比较了叁样品的IQE。结果显示,与两个In组分逐渐变化的InGaN/GaN MQWs相比,In组分保持不变的MQWs阱层平均In含量最高且载流子局域效应最强,但是其IQE相对最低,说明In组分渐变的阱层结构,可能提高了电子空穴的波函数交迭,进而提高了IQE。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-26）
侯春鸽[4]（2019）在《InGaAs/GaAs多量子阱外延结构设计及生长研究》一文中研究指出半导体激光器是一种直接电光转换器件,其电光转换效率远高于固体和光纤激光器。通过改变材料体系和调节有源区组分可以实现不同波长的激射,进而使其在工业制造、数据通信、泵浦源等领域广泛应用,成为光电子领域的核心器件。GaAs基半导体激光器通过增加有源区InGaAs材料中In的组分实现激光器激射波长的红移。但是,增加In含量将使得InGaAs量子阱与GaAs势垒层之间的晶格失配增大,严重影响外延材料晶体的生长质量。针对上述问题,我们采用应变补偿方式解决量子阱中存在的应力问题,利用GaAsP层代替GaAs层作为垒层,改善了材料体系的晶格失配问题,提高了外延材料的生长质量。并结合测试手段分析材料内部应力对材料性能的影响,揭示不同P含量对于材料质量的影响规律,实现多量子阱晶体质量最优生长。针对半导体激光器载流子浓度分布及掺杂特性的问题,开展外延掺杂浓度对半导体激光器性能影响的研究,探索不同工作状态下的载流子浓度分布情况。针对激光器的关键结构,如限制层、缓冲层、盖层,研究GaAs/AlGaAs材料在不同生长条件下的载流子掺杂情况,获得不同结构层中载流子浓度分布规律。同时,对波导层进行非故意掺杂实验,并对故意掺杂与非故意掺杂机理进行理论分析。在此基础上,探索研究水平腔InGaAs/GaAs量子阱激光器的生长实验,利用光致发光测试仪器对样品进行单点和表面发光测试,结果表明样品发光波长和强度的均匀性良好。同时,针对850nm垂直腔激光器,分别进行了GaAs/AlGaAs多量子阱生长实验、上下DBR实验、全结构实验,并进行了反射率、光致发光、扫描电镜截面测试,实现光致发光830nm,DBR反射率大于99%。最后进行多量子阱垂直腔全结构生长实验,并进行表面反射和扫描电镜截面测试,截面测试表明材料分界明显,生长厚度符合设计值且均匀一致,样品表面反射表明满足进行器件制作的要求。(本文来源于《长春理工大学》期刊2019-05-01）
何卓非[5]（2019）在《基于多量子阱结构的高效红光钙钛矿发光二极管的研究》一文中研究指出近年来,有机-无机杂化钙钛矿材料由于其出色的光电性能受到了广泛的关注。它同时具有发光峰位可调节、较高的载流子迁移率、较长的载流子扩散距离、宽光谱吸收等特点,因而在发光二极管(light emitting diode)和太阳能电池方面都存在很大的应用前景。随着对钙钛矿材料研究的不断深入,多量子阱结构的钙钛矿材料目前已被多次应用于高效率的钙钛矿发光二极管中,然而很少有报道指出其中的长链胺离子的选择对其薄膜发光性能的影响。本论文以基于苯丁胺的多量子阱钙钛矿材料为主要研究对象,讨论了其中长链胺的比例对材料光谱性质造成的影响,获得了高荧光量子效率的红光钙钛矿薄膜,研究了其多量子阱结构与能量转移过程。然后通过与基于丁胺的多量子阱钙钛矿材料的形貌、结构、光谱性质进行对比,指出长链胺的选择会对多量子阱钙钛矿薄膜的n值分布、能量传输过程、非辐射复合通道等光谱性质产生影响。并在此基础上通过选择器件中的各层材料和优化钙钛矿LED(light emitting diode)器件,最终制备了高效率的红光钙钛矿LED器件。(本文来源于《浙江大学》期刊2019-04-24）
乔立青,李若楠,边慧敏[6]（2019）在《用于光催化领域的TiO_2与一维光量子阱复合结构的设计与优化》一文中研究指出利用传输矩阵法设计并优化了用于光催化领域的TiO_2与一维光量子阱的复合结构,并分析了ZnS/SiO_2多层膜量子阱结构的透射特性.通过调节一系列的结构参数,在TiO_2光吸收波段(329.23 nm～482.71 nm)得到一个较宽的高反射率带隙,并且在吸收边附近(380 nm左右)得到了一个反射率高于93%的慢光子效应区.通过增加光线与TiO_2的作用时间和路径来提高光催化效率.(本文来源于《原子与分子物理学报》期刊2019年04期）
王硕,邓礼松,贾佳,苑进社[7]（2019）在《多量子阱结构GaN光致发光谱温度变化特性研究》一文中研究指出【目的】研究金属有机物气相外延制备的多量子阱结构GaN材料的变温光致发光谱,探讨多量子阱结构GaN的发光机制。【方法】对样品进行变温光致发光谱测试,从发光强度和发光峰位两个角度研究样品的发光机制。【结果】在10～300K温度范围内光致发光谱共有4个发光峰,温度为10K时观察到的发光峰峰值波长分别位于355,369和532nm,100K时出现峰值波长为361nm的新发光峰。【结论】分析认为位于355,361,369和532nm的多峰发光结构分别与激发光源、激子发光、带边发光、量子阱发光和黄带发光相关。361nm附近带边发光光子能量与温度的变化规律与Vanshni经验公式吻合,369nm附近量子阱发光峰峰位随温度变化呈"S"型。(本文来源于《重庆师范大学学报(自然科学版)》期刊2019年01期）
林涛,宁少欢,李晶晶,张天杰,段玉鹏[8]（2019）在《张应变GaInP量子阱结构变温光致发光特性》一文中研究指出对张应变GaInP量子阱激光器材料结构开展变温光致发光特性的研究,实验中激光器有源区为9nm Ga0.575In0.425P量子阱结构,采用N离子注入并结合730℃下的快速热退火处理来诱导有源区发生量子阱混杂.变温(10K～300K)光致发光特性研究表明:300K时,只进行快速热退火或者N离子注入的样品不发生峰值波长蓝移,N离子注入后样品在退火时发生波长蓝移,且蓝移量随退火时间的增加而增加;低温条件时,不同样品的光致发光特性差别较大,光致发光谱既有单峰,也有双峰,分析认为双峰中的短波长发光峰为本征激子的复合,长波长发光峰是由于有序区域中的电子与无序区域中的空穴复合引起.本研究可为半导体激光器长期工作可靠性和材料低温特性的相互关系提供一种新的研究思路.(本文来源于《光子学报》期刊2019年01期）
李爱星[9]（2018）在《p型掺杂和量子阱结构对GaN基LED光电性能影响的研究》一文中研究指出随着GaN材料外延生长技术和相关半导体器件制备技术的不断进步,InGaN/GaN基多量子阱LED在新一代的固态照明领域中显示出了巨大的应用潜力,因此近年来一直备受瞩目。然而,对于多量子阱结构的LED来说,由于p型掺杂的困难以及电子和空穴传输性能的差异,使得电子和空穴浓度以及它们在多量子阱中的分布都极为不匹配,从而制约了大功率、高亮度LED的开发和应用。因此,有必要深入地研究如何改善p型掺杂,以及如何解决载流子在多量子阱中分布不均匀的问题。本论文以MOCVD外延生长系统生长的Si衬底GaN基LED为研究对象,并在前期研究工作的基础上,通过进一步优化p型层中p-AlGaN电子阻挡层的p型掺杂工艺以及设计不同组合结构的量子阱有源区来提升InGaN/GaN基多量子阱LED的光电性能,主要得出了以下结论:1.通过对p-AlGaN电子阻挡层进行Mg预通的工艺处理,分别研究了Mg预通对蓝光、绿光和黄光LED p-AlGaN电子阻挡层中Mg掺杂浓度的影响。研究表明:在生长完GaN末垒后,且在p-AlGaN电子阻挡层生长之前,预先向反应室中通入一定量的Mg源(Cp_2Mg),即Mg预通,能够有效提高蓝光、绿光和黄光LED p-AlGaN电子阻挡层中的掺Mg浓度。这主要得益于Mg预通减轻了GaN材料体系生长时Mg的记忆效应对实际Mg掺杂浓度的影响。2.通过对p-AlGaN电子阻挡层中Mg预通的蓝光LED样品进行室温和低温下的电致发光测试,研究了p-AlGaN电子阻挡层中Mg预通对蓝光LED光电性能的影响。研究表明,与p-AlGaN电子阻挡层中未预通Mg的蓝光LED样品相比,p-AlGaN电子阻挡层中预通Mg后,蓝光LED不仅在室温下的外量子效率得到了提升,而且在低温下也具有程度相对更轻的IQE坍塌现象。这主要是由于p-AlGaN电子阻挡层中预通Mg后,p-AlGaN电子阻挡层中Mg浓度更高,离化出更多的空穴,使得量子阱中空穴浓度提高,与电子的浓度更加匹配。3.通过对p-AlGaN电子阻挡层中Mg预通的绿光、黄光LED进行室温和低温下的电致发光测试,分别研究了p-AlGaN电子阻挡层中Mg预通对绿光和黄光LED光电性能的影响,研究表明:当p-AlGaN电子阻挡层采用Mg预通生长工艺时,绿光和黄光LED室温下的峰值波长和半峰宽随电流密度的变化规律均和蓝光LED实验相同。但是,和蓝光LED不同的是,绿光和黄光LED室温下的外量子效率在Mg预通后降低,低温下外量子效率反而升高。在p-AlGaN电子阻挡层Mg预通实验中,有两方面的因素会对发光效率产生重要的影响。一方面,预通Mg后p-AlGaN电子阻挡层中空穴浓度的增加能够提高器件的量子效率,另一方面,预通Mg后p-AlGaN电子阻挡层中空穴浓度的提高使得载流子主要集中在晶体质量较差的靠近p层的量子阱中发光,从而降低了量子效率。对同样含有V型坑的高In组份的绿光、黄光LED而言,量子阱中发生了更为严重的晶格失配,通过应力弛豫产生的晶体缺陷更多,因此晶体质量是影响发光效率的主要因素。而在蓝光LED实验中,p-AlGaN电子阻挡层中空穴浓度的提高起主要作用。4.通过设计同温阱、限制阱(靠近n层)和发光阱(靠近p层)组合结构的量子阱,研究了限制阱和发光阱组合结构的量子阱对绿光LED器件光电性能的影响。研究发现,靠近p层的发光阱由于对载流子具有较强的存储和限制作用,使得发光位置主要集中在靠近p-GaN的发光阱中,组合量子阱结构一方面提高了发光阱中的载流子浓度,增大了电子与空穴波函数的交迭量,从而提高了发光效率,另一方面减轻了绿光LED在低温下的IQE坍塌。(本文来源于《南昌大学》期刊2018-06-30）
张宇[10]（2018）在《AlGaN基量子阱结构中的发光偏振特性及调控研究》一文中研究指出为了实现高性能AlGaN深紫外发光二极管的结构设计,减少电子泄漏,提高空穴注入,优化载流子的分布,提高正面出光效率。本文围绕深紫外发光二极管所必须解决的发光特性问题,通过优化AlGaN发光二极管结构设计来提升器件性能,具体开展的研究工作如下:(1)通过APSYS软件设计了Al组分缓变的新型AlGaN量子阱结构。对比采用传统结构与Al组分渐变的量子阱结构,研究不同的量子阱Al组分变化方式对器件性能的影响。结果表明,采用Al组分渐变的量子阱结构能够显着减少量子阱间因AlGaN材料的强极化效应导致的电子空穴波函数分离,减少量子阱中的平均电场强度,实现更有效的载流子复合,显示出良好的器件性能。在此基础上我们又进一步设计Al组分缓变量子阱结构,分析表明,缓变Al组分量子阱结构不仅具备渐变结构的优点而且能够显着提高电子阻挡层的势垒高度,从而减小电子泄漏,提高空穴的注入效率,因此深紫外发光二极管的器件性能得以进一步提升。(2)通过APSYS软件设计了宽台阶状末层量子垒(LQB)。对比采用传统结构与宽末层量子垒结构,研究宽台阶状末层量子垒对AlGaN深紫外发光器件的性能影响。仿真结果表明,采用更宽的台阶状末层量子垒的设计可以显着提高器件的内量子效率以及发光功率。器件性能显着提升的主要原因是相比传统的10nm固定Al组分AlGaN末层量子垒,20nm的AlGaN末层量子垒特别是两层台阶状末层量子垒由于在靠近电子阻挡层的台阶层Al组分较低因此可以有效提高AlGaN电子阻挡层的有效势垒高度,从而增强电子在有源区的限制,减少电子的泄漏,并且价带中更低的势垒高度也有利于空穴的注入和传输,因而提高载流子辐射复合速率,改善器件综合性能。(3)通过APSYS软件设计和模拟了非对称台阶状末层量子垒(LQB)结构,对比采用了传统结构和宽度更大的末层量子垒结构,研究非对称台阶状末层量子垒结构对深紫外发光二极管性能的影响,模拟结果表明非对称台阶末层量子垒可有效提高电子阻挡层的有效势垒高度,同时降低空穴的有效势垒高度,因此可以强化对有源区电子的限制作用,增加空穴的有效注入与传输效率,表现出良好的器件性能。深入分析表明,当组分更高的台阶层厚度较小时,其量子阱中有着更小的平均电场强度,减少了阱中电子空穴波函数的分离,实现更合理的载流子分布调制,提高了电子和空穴的有效辐射复合率,从而显着提高器件的光电性能。(本文来源于《安徽工程大学》期刊2018-06-12）
量子阱结构论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
Ⅲ-Ⅴ族半导体量子点和量子阱组合构成的复合结构低维材料具有更为灵活的能带结构调控能力和新颖的物理特性,己经被广泛应用于激光器、红外探测器、电光调制器、太阳能电池等光电子器件。深入研究半导体量子点和量子阱复合结构低维材料的光电特性及载流子动力学机制,对于提高纳米光电器件的性能和拓展其应用领域具有重要的意义。本论文围绕Ⅰ型能带结构InAs/GaAs量子点和I型能带结构InGaAs/GaAs量子阱的点加阱(QDW)耦合注入复合结构,II型能带结构GaSb量子点与GaAs基和InP基InGaAs/GaAs、GaAs/AlGaAs、InGaAs/InAlAs等几种I型能带结构量子阱组成的QDW和点在阱中(DWELL)复合结构,系统研究了复合结构的分子束外延生长条件和优化方法,利用多种测试手段对复合结构进行了形貌、组份和光学性能表征,深入分析阐述了复合结构的独特光学特性及载流子动力学等相关物理机制,所取得的创新性成果主要有:1.调控InP基InGaAs/InAlAs量子阱阱宽,实现了荧光波长范围覆盖光通信波段,通过研究量子阱界面效应为制备最佳量子阱异质结构提出了针对性的优化方案。对构建复合结构所需的GaAs基InAs/GaAs量子点、GaSb/GaAs量子点和InP基InGaAs/InAlAs量子阱的外延生长条件进行了实验优化。通过控制量子点的生长条件得到面密度合适、尺寸均匀的量子点。调控InP基InGaAs/InAlAs量子阱阱宽实现了荧光波长范围覆盖通信波段,实验测量结合理论模拟分析证实界面不完善对量子阱发光性能有显着影响,通过研究量子阱界面效应为制备最佳量子阱异质结构提出了针对性的优化要求。2.实验发现InAs/GaAs量子点和InGaAs/GaAs量子阱构成的QDW复合结构中存在特殊的载流子双共振隧穿机制。以InAs/GaAs量子点和InGaAs/GaAs量子阱构成QDW复合结构,量子阱承担载流子收集和储存层任务,将收集的载流子隧穿转移到QDs中,荧光谱测量和能级理论计算分析表明,复合结构中存在特殊的载流子双共振隧穿机制,即从量子阱的基态E0QW到QDs的第五激发态Es和从量子阱的第一激发态E1QW到量子点浸润层能级EWL。这种双共振隧穿引起了载流子的更快速转移和注入效率的提高,导致量子阱荧光寿命减小了一个量级,量子点荧光增强近3倍而载流子寿命却几乎没有改变。3.以Ⅱ型GaSb/GaAs量子点和I型InGaAs/GaAs量子阱构成人造Ⅱ型能带QDW复合结构,实验发现量子点浸润层(WL)对QDW内空穴的快速隧穿转移至关重要。以Ⅱ型GaSb/GaAs量子点加I型InGaAs/GaAs量子阱外延生长构成人造⒈型能带QDW复合结构,这种复合结构利用Ⅰ型量子阱直接带隙、吸收截面大的特点,可将其作为电子储存层和空穴注入层,使空穴通过隧穿或转移等方式注入到量子点中。实验发现WL具有快速转移QW空穴到量子点的能力,但是实验也证明复合结构中的WL可以表现出较强的激子局域化效应,在一定程度上削弱量子点的空穴俘获效率。因此提出构建高质量QDW复合结构必须优化GaSb量子点WL,抑制其激子局域化效应。4.提出了QDW和DWELL复合结构优化方案,获得了较Ⅰ型量子阱直接跃迁显着增强的Ⅱ型能带复合结构材料发光。对GaSb/AlGaAs量子点和GaAs/AlGaAs量子阱构成的QDW复合结构进行优化,通过增加量子点面密度和引入宽带隙AlGaAs势垒层等一系列改进措施,成功抑制WL对载流子的局域化,提高了空穴隧穿注入量子点效率,获得了较Ⅰ型量子阱直接跃迁显着增强的Ⅱ型量子点发光。在此基础上,还制备了AlGaAs势垒包围GaSb/GaAs量子点的DWELL复合结构,这种嵌入式复合结构所形成的特殊能带调控使载流子俘获更为直接有效,获得比QDW复合结构更强的Ⅱ型量子点发光。5.以InP基GaSb/InAlAs量子点和InGaAs/InAlAs量子阱构成的QDW复合结构,获得超过2μm的Ⅱ型量子点发光。组合InP基GaSb/InAlAs量子点和InGaAs/InAlAs量子阱外延生长获得QDW复合结构,通过调控QDW复合结构中量子点、量子阱和间隔层等相关参数,可以实现较大的带隙调节范围,当GaSb/InAlAs量子点和InGaAs/InAlAs量子阱的发光波长都调控到～1.5μm时,QDW复合结构发光波长可超过2μm。同时发现,QDW中Ⅱ型GaSb量子点发光强度均显着强于单层GaSb/InAlAs量子点或InGaAs/InAlAs量子阱。通过对以上几种半导体量子点和量子阱组成的QDW和DWELL复合结构的实验研究,证明与单一量子阱和单一量子点结构相比,复合结构的设计与制造拥有更多的选择,量子点尺寸、量子阱阱宽、各层材料组份、间隔层厚度和势垒层材料选择等,都可作为调控复合结构载流子布居、隧穿转移、辐射复合波长和寿命等光学特性的途径,用于改善或定制光电器件的性能。因此,半导体量子点和量子阱构成的复合结构是有效实行能带工程、改善和调控半导体低维量子结构材料物理特性、拓宽低维量子结构纳米材料应用领域的一种有效方案。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
量子阱结构论文参考文献
[1].刘轩,王美玉,李毅,朱友华.阶梯状量子阱结构对蓝光GaN基LED性能的改善[J].半导体技术.2019
[2].王颖.Ⅲ-Ⅴ族半导体量子点和量子阱复合结构纳米材料光学特性研究[D].北京交通大学.2019
[3].李洪斌.In组分渐变的InGaN/GaN多量子阱结构光学特性[D].山东大学.2019
[4].侯春鸽.InGaAs/GaAs多量子阱外延结构设计及生长研究[D].长春理工大学.2019
[5].何卓非.基于多量子阱结构的高效红光钙钛矿发光二极管的研究[D].浙江大学.2019
[6].乔立青,李若楠,边慧敏.用于光催化领域的TiO_2与一维光量子阱复合结构的设计与优化[J].原子与分子物理学报.2019
[7].王硕,邓礼松,贾佳,苑进社.多量子阱结构GaN光致发光谱温度变化特性研究[J].重庆师范大学学报(自然科学版).2019
[8].林涛,宁少欢,李晶晶,张天杰,段玉鹏.张应变GaInP量子阱结构变温光致发光特性[J].光子学报.2019
[9].李爱星.p型掺杂和量子阱结构对GaN基LED光电性能影响的研究[D].南昌大学.2018
[10].张宇.AlGaN基量子阱结构中的发光偏振特性及调控研究[D].安徽工程大学.2018
论文知识图
![(a)典型商用LED实物图（CREE[79]和OS...](/uploads/article/2020/01/05/ece73fba5e57851abd9412d1.jpg)
