發(fā)布時間：2020-04-11 01:06

【摘要】：本論文主要圍繞GaAs基納米結構的表面態(tài)特性和表面修飾方法展開了相關的研究工作。使用硫鈍化和表面制備Sb_2S_3納米顆粒這兩種方式對GaAs基納米結構進行了表面修飾,有效改善了GaAs基納米結構的表面態(tài),并且增強了GaAs基納米結構的發(fā)光性能。通過室溫光致發(fā)光(PL)測試和低溫PL測試,得到表面修飾前后GaAs基納米結構光學性質變化的規(guī)律。為今后以GaAs基納米結構為基礎的半導體激光器提供了基礎材料和技術支持。論文主要包括以下三個部分:(1)使用(NH_4)_2S溶液對GaAs薄膜進行硫鈍化,通過室溫PL測試和低溫(10K)PL測試,發(fā)現(xiàn)樣品的最佳鈍化時間為25分鐘,此時發(fā)光強度增強了14倍;從歸一化PL譜中可以看到,硫鈍化沒有改變樣品的發(fā)光機制。在變激發(fā)功率PL測試和變溫PL測試中,發(fā)現(xiàn)兩個不同發(fā)光機制的峰位,使用公式對PL光譜的譜線進行擬合后,確認了1.492eV峰位的發(fā)光機制為帶-受主能級躍遷(B-A),1.512eV峰位的發(fā)光機制為自由激子(FE)發(fā)光。(2)使用化學浴沉積(CBD)方法在GaAs薄膜表面制備了Sb_2S_3納米顆粒。通過紫外-可見吸收光譜(UV-VIS)測試,可知Sb_2S_3納米顆粒的光學帶隙為1.67eV。通過變激發(fā)功率PL測試和變溫PL測試發(fā)現(xiàn),制備Sb_2S_3納米顆粒的樣品在1.481eV處,出現(xiàn)類似束縛激子(BE)的發(fā)光峰位。但是該峰位的發(fā)光強度較低,不宜觀察,因此在更細微的GaAs納米線結構上再次進行實驗。(3)通過分子束外延(MBE)技術生長了GaAs納米線,對其進行了掃描電子顯微鏡(SEM)測試和PL測試。然后使用CBD方法在GaAs納米線上制備Sb_2S_3納米顆粒。通過變激發(fā)功率PL測試和變溫PL測試,證明了在GaAs納米線上制備Sb_2S_3納米顆粒確實會引入束縛態(tài),束縛激子的發(fā)光峰位于1.471eV處,并且束縛能會隨著Sb_2S_3納米顆粒生長周期的增加而增大。當生長20周期Sb_2S_3納米顆粒時,束縛能為10meV。
【圖文】：

圖 1.1 GaAs 材料的實際應用米線作為 GaAs 基納米結構家族中“高精尖”的代表，并且擁有 Ga優(yōu)良性質。并且，由于納米線本身具有可以提供增益介質和光子諧振 GaAs 納米線成為實現(xiàn)極小型納米線激光器的理想材料。因此，它的的受到了眾多科研人員們的關注。然而，GaAs 納米線本身因為高的了高表面態(tài)密度[11]，，導致大量非輻射復合存在，嚴重影響了其光學性納米線激光器直到 2013 年才實現(xiàn)室溫下的穩(wěn)定激射[10]，并且這項工onics 上進行了重點報道。材料由于本身表面結構的不穩(wěn)定性，長期暴漏在空氣環(huán)境中時，會在，例如懸掛鍵（表面氧化物形成）和表面污染（吸附氣體分子）等，電荷并且導致能帶彎曲，增加表面態(tài)密度和耗盡層厚度，從而導致非致發(fā)光(PL)強度下降[12-14]。這些不利因素將限制以 GaAs 為基礎材料，因此需要對 GaAs 材料進行表面修飾處理，降低由表面缺陷所造成得更加廣泛的應用。987 年，研究人員們就開始使用表面鈍化技術對以 GaAs 為主的 III-V

或者表面沉積薄膜（干法鈍化）的方法，密度的目的。此外，還有一種新興的技術粒，對材料的能帶進行調(diào)控從而達到改善方法的發(fā)展歷程，下面對其進行詳細的論進展 J 等[15]使用 Na2S·9H2O 溶液處理 GaAs 薄物方面有著非常顯著的作用，通過測試發(fā)且 PL 強度得到了增強。隨后研究人員們料表面本征氧化層，減小其表面態(tài)密度的 Electron Spectroscopy(AES), Low Energy Reflection High Energy Electron Diffraction進行了進一步的分析研究，從 AES 譜中合，形成新的 Ga-S 鍵和 As-S 鍵，并且 O鈍化成功的改變了 GaAs 表面的化學性質
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1

【參考文獻】

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1 陳鳳翔;汪禮勝;祝霽m:;;表面等離子體激元增強薄膜太陽電池研究進展[J];半導體光電;2011年02期

2 田增霞;崔碧峰;徐晨;舒雄文;張蕾;沈光地;;808nm半導體激光器腔面硫鈍化工藝研究[J];固體電子學研究與進展;2006年02期

本文編號：2622945