量子點鏈材料具有將電子限制在一維空間內(nèi)的特性并且具備類量子線的特征,這使得量子點鏈相對于其他材料來說具有許多優(yōu)勢。本論文工作是對InGaAs量子點鏈材料在形貌、光電性質(zhì)、發(fā)光特征及應力等方面的各向異性進行研究。我們主要通過系統(tǒng)的研究方法和實驗方法理解不同生長參數(shù)對量子點鏈的生長過程以及各向異性特性的影響。主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下:(1)研究了不同生長溫度下得到的InGaAs/GaAs量子點鏈材料的各向異性特征。較低溫度下(485oC)生長的樣品,量子點隨機排布,呈現(xiàn)各向同性特征。隨著生長溫度升高,樣品表面的量子點形成排布有序鏈狀結(jié)構,各向異性增強,溫度進一步升高,其形貌各向異性會有一定程度的削弱,在這個過程中,量子點鏈的形成及鏈內(nèi)量子點之間的耦合造成載流子沿著成鏈方向的隧穿和轉(zhuǎn)移,使得量子點鏈具有獨特的各向異性光電特性。拉曼光譜分析表明,隨著生長溫度的升高,InGaAs量子點TO和LO兩個聲子峰均出現(xiàn)不同程度的紅移現(xiàn)象,這是由于生長溫度升高的過程中,晶體的熱膨脹導致原子間距發(fā)生變化并提高了生長過程中原子的擴散速率,導致聲子頻率降低,拉曼峰位向低波數(shù)移動,同時引起拉曼峰展寬。變激發(fā)功率PL譜測量結(jié)果表明,在量子點鏈成鏈[01-1]方向上存在量子點之間的耦合和載流子轉(zhuǎn)移,這是量子點鏈結(jié)構特有的各向異性特征,這一過程隨著樣品生長溫度的升高而變化,即與量子點空間有序特征的各向異性相關聯(lián),這一過程同樣影響量子點鏈樣品PL譜的峰位及半高寬隨測試溫度的變化。通過TRPL測量和對量子點熒光壽命的擬合,進一步揭示了量子點鏈內(nèi)載流子的各向異性運輸過程。隨著生長溫度的升高,樣品的熒光偏振度出現(xiàn)先上升后下降的現(xiàn)象,這與樣品在形貌及微電子等方面的表現(xiàn)是相符的。(2)研究了不同In組份的InGaAs/GaAs量子點鏈材料的各向異性特征。由于晶格失配與兩種結(jié)構之間存在的應力成正比,而In含量的增加會加大InGaAs與GaAs的晶格失配,并增大量子點生長過程中的應力作用,進而影響量子點的橫向排序,造成量子點鏈結(jié)構的各向異性增強。RSM結(jié)果表明較高的銦組份會增強InGaAs層的應力各向異性。變激發(fā)功率測量得到的穩(wěn)態(tài)PL譜結(jié)果表明,隨著In含量升高,成鏈方向上量子點間的耦合作用增強,量子點成鏈對樣品發(fā)光的影響也就越明顯。通過變溫PL測試,可以得出In含量較高的樣品熱激活能較低,這說明量子點鏈內(nèi)部載流子隧穿和轉(zhuǎn)移需要克服的勢壘較低,載流子的輸運具有各向異性特征,這同樣影響到載流子的的熱激發(fā)和再布居過程及量子點鏈樣品的熒光輻射壽命。
【學位單位】：河北大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：TB383.1;O471.1

【參考文獻】

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本文編號：2883002