PDF《组正/,01》

鹕1,9{第8第5轴f1999年

1 0月红外与毫米波学报J.

I n I r a r e d M i l l i m.W a v e s Vo

1 .

1 8 ,No .

5 Oc t o b e r,

1 9

9 9 I n As自组 织生长量子点的空穴 俘获势垒王海龙 朱海军 ~ 宁东陈枫封松林 V 幺王海龙朱海军宁东陈枫封松林/,L,'中国 科学 院 半导 体研究 所'半导体 超 晶格 国家 重点 实验 室京....∞047/1/摘要成功地用深能缎瞬志谱(DIIS)研究了P里 I n As 自组 生长的量子点的电学性质,测得2.5朦子 层InAs量 子点 空 穴基 态能缎 在Ga As价带底上 约0.09eV, 该量子点 在荷 电状 态 发生 的基 志睫 缎和俘 获 势垒 t 相 信对增 加 量子 点性 质 的理解 舍起 到 有益 的关t词(DLTS ) , 引言InAs/Ga As 『

5 '蛊穴倦荻目前 量子点结构及相关 器件 的研 究已受到广泛重视,InAs自组 织生长量 子点由于其在新型器件 上的应用前景以及 在低维物理和材 料生长等研究中的重要地位,是其中的 一个研究热点,多个研究小组在量子点的生长 机理、材料性质、物理研究等方面已经发表许多理论和实验的文章,取得了一 些共识. 理论分析表明由于 量子约束效应,量子点内有 一个电子能级和多个空穴能级口].通常将量子点的能谱与电子态主要由显微技术、光致发光谱(PI)和光致发光激发谱结合研究,量子点样品PL谱 中的长波 发光被归结为量子点发光+电容谱也已经作为一种对量子点样品进行研究的有力手段一.由于量子点波函数的空间局域性,其对 载流子的发射 和俘 获行为,与深中心会 有类 似之 处;

基于这 一考虑,我们利用深能 级 瞬态 谱(DL T S) 测 量量 子点发射和俘获电子或空穴的过程,并已成功地用深能级瞬态谱(DLTS ) 研究了n型 I n As / Ga As系统 中 自组 织生长量 子点超晶格的电学性质,测定了量 子点的电子能级和俘获势垒].国外也有一个用DI T S 测量单层InP量子点的激活能工作',但目前 我们尚未 看 到有 关测量P型 I n As量子点对空穴的俘 获势垒和激 活能的报导.本文采用特殊 设计 的多层P型 I n As自组 织生长量 子点 样品,用DI T S技术研究了InAs量子点的俘获势垒和激活能. 用深能级 瞬态谱研究量子点的电学 性质是对量子点光学研究的一个补充,同时 也是量子点电学 应用研究中必 不可少的部分 .

1 实验1.1样品制备 样品用VS O H M K― 1分子柬外延(MB E) 系统生长在MB E 生 长过 程中,t2+-Ga As衬底580C脱氧后,生长lttm的n一Ga As缓冲层,缓冲层 掺Sj,浓度为2*1 O c m一. 样品的生长顺序是;

在 生长缓冲层后,周期生长10nm的Ga As和 "个 单原子层(ML) 的InAs , 共生*国 家攀登计翘和国家自燕 科学基金(编号;

6

7 9

9 6

0 1

6 ) 资助项目稿件 收鸹 日期

1 9

9 8 ―

0 9 ―

2 9 , 隹 改稿收 割 日期

1 9

9 8

1 2

1 4 维普资讯 http://www.cqvip.com 组正/,01 (鱼 红外与毫米波学报 1- lnfr.recl 如líllim. W.ves Vol. ] fl,~ No..) October .1999 飞InAs 自组织生长量子点的空穴停获势垒笋 寸3I川、-r寸,{ I 门吁 JJ/] 姆$: 王海龙朱样海军宁东陈枫封拾林 J NfD伊λ 叩军~'*'言亨言亨且一一室引叫叫… i 北捐仲… t 臼酌中京酌扫 1?- …白导摘要 成功地屑深能缀到辑丰态谱(DLlSJ 研究 τp 直InπlAs 吉呈经 E 主罩担生长的量子点点 L 食齿专电幸栓质.罩混 H 得2.5 罪于层 InAs 量子点空穴基牵挂直在在 GaAs t丹带.Iit上给 O. 0geV. 该量于点在带电技主幸生 变化J>t需要克靡一↑、势圭司俘获静圭高度古(1.26eV. 本工'字首次科窍 DLTS 漠j 走了量子点主吃 由基态机如俘获替垒,相结茸增加量于点时理解告起到有草树劫 、占川'把封1在i生υ飞I"é午开支主IJ :?- 关锺速 翠卓捋军事'b谱CDLTSl ,自坦织生时量子点. InAs/GaAs.卢,、←, 军 n言 可『 L i pL扫栩栩 目部量子点结彷友极关器件的研究已受到广泛重视 ~InAs 自组织生长量子点由于其在 藕墨器件上的应用前景以及在低维物理和材料生长等研究中的重要地位.是其中的 个研 究热点.多个研究小埋在量子点的生长杭翠、材料性震、物理研究等方面已经发表许多理论 和实验的文章 ]-4] 取得了-些共识,理论分析表明由于量子约束效应.量子点内有一个屯 子能级蒋多个空穴能级 [;

J 通常将量子点鹅能谱与电子态主要出显徽技术、光致发光谱 (PLJ 和光致发光激发谱结合研究,量子点样品 PL 谱中的长夜发光被归结为量子点发光,电 容谱也已经作为一种对量子点祥品进行研究的高力手段飞,=由于量子点放函数的空间局 域性,其对载旅子的发射和俘获行为,与深中心会有类似之处.基于这 考虑.我们利用深能 级草草态谱 i -GaA 思quantum py自由 Ld lao.. eh

10 sti u growth , radiatlVe l?fetimes and polarizatioll propertle3. .lpn. J. Ap,户t.Phyx.199♂.王军 .1311

5 As.hoon R C. S恒rmer H L ~ Weiner J S 噜el .f 黯槐唱主?如栋,杨褐震,等.1nA~ 自组织生 K 量于点凶电子 浮获势垒,红莞、与毫来法学摄), 1997.16:

241 10 Anand S ' Carlsson ~. PistoJ M-E, el a!. Deep level transtent 齿pectroscopy oI lnP quantum dots. --1,产pl.Phys.l_ett. .lS96.67~

3016 HOLE CAPTURE BARRIER OF SELF-ORGANIZED InAs QUANTUM DOTS' WANG Hai-Long ZHU Hai-Jun NING Dong CHEN Feng FENG Song-Lin 《只ational Labo:rarory for Superlaujces and Mkro..'!tructure、. lnstítu阳.f Sem?ounductors. Chine!-oe A('ad~m歹of Scwnces .Bεìj:ing 1uO