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MBE生长生长n型型Al掺杂掺杂ZnS1-xTex的深的深电子态电子态Deep electron states in n-type Al-doped ZnS1-xTex grown by molecular beam epitaxy 本工作特点是应用本工作特点是应用PL,C-V和和DLTS技术评价技术评价MBE生长生长n型型Al掺杂掺杂ZnS1-xTex 深深电子态研究结果表明电子态研究结果表明Al 掺杂掺杂 在在ZnS1-xTex中形成中形成E1(0.21eV)和和E2(0.39eV)电子陷阱电子陷阱,Te除了作为等电子中心外,还涉及除了作为等电子中心外,还涉及到电子陷阱(到电子陷阱(E3E3*E3*)的形成,其相对于导带的能级位置随的形成,其相对于导带的能级位置随Te组份增加而减少本工作创新之处是首次研究了组份增加而减少本工作创新之处是首次研究了MBE生长生长ZnSTe材料的材料的杂质和缺陷工程为杂质和缺陷工程为ZnS基可见光盲紫外探测器研究打下了良好的基础,基可见光盲紫外探测器研究打下了良好的基础,该结果发表在美国该结果发表在美国Journal of Applied Physics,82,4412(1997)。
图图一一室温下无室温下无Al和和Al掺杂掺杂ZnS0.977Te0.023的的PL谱随着谱随着Al浓度的增加,浓度的增加,PL峰强度减小,表明与峰强度减小,表明与Al有关的非辐有关的非辐射深中心形成射深中心形成图二图二Au/ZnS肖特基样品的肖特基样品的DLTS谱谱表明与表明与Al有关的有关的E1(0.21eV)和和E2(0.39eV)电子陷阱生成电子陷阱生成图三图三Au/ZnS0.983Te0.017肖特基样品的肖特基样品的DLTS谱随谱随Te的加入,除的加入,除E1和和E2外,还观察到与外,还观察到与Te有关的有关的E3(0.26eV)电子陷阱生成电子陷阱生成图四图四Au/ZnS0.96Te0.04肖特基样品的肖特基样品的DLTS谱观察到与谱观察到与Te有关的有关的E3*(0.24eV)能级位置随能级位置随Te组份组份增加而变化(降低)增加而变化(降低)图五图五Au/ZnS0.954Te0.046肖特基样品的肖特基样品的DLTS谱随谱随Te组份再增加,与组份再增加,与Te有关的有关的E3*(0.21eV)能级位置进一步降低能级位置进一步降低图图一一ZnSeZnSe量子点结构量子点结构在不同温在不同温度下的度下的PL谱谱图二图二PL强度与温度关系的强度与温度关系的 Arrhenius plot 图(利用两图(利用两步热淬火过程模拟获得步热淬火过程模拟获得Ea1=40 meV和和Ea2=130 meV)图三图三表观载流子浓度和反向偏表观载流子浓度和反向偏压与耗尽层深度关系。
来压与耗尽层深度关系来自于自于ZnSeZnSe量子点结构的电量子点结构的电子积累峰子积累峰图四图四反向偏压下量子点基态电子反向偏压下量子点基态电子发射能变化示意图发射能变化示意图图五图五典型的典型的ZnSeZnSe量子点结构量子点结构的的 DLTS谱当反偏为谱当反偏为6.5V时,时,ZnSeZnSe量子点的电子发射峰出量子点的电子发射峰出现现深能级瞬态谱(深能级瞬态谱(DLTS)是研究半导体材料和器件中深能级特性的重要测试方是研究半导体材料和器件中深能级特性的重要测试方法半导体低维结构的位能变化类似于半导体晶格中的深能级缺陷,可做为体材法半导体低维结构的位能变化类似于半导体晶格中的深能级缺陷,可做为体材料中的料中的“大陷阱大陷阱”因此将因此将 传统的传统的DLTS技术应用于低维结构可确定其电子基态技术应用于低维结构可确定其电子基态能量,拓宽了能量,拓宽了DLTS的应用范围的应用范围应变自组装量子线结构特征与生长条件关系研究应变自组装量子线结构特征与生长条件关系研究Relationship between the structural characteristics and the MBE growth conditions for self-assembled quantum wires 量量子子点点(QD)和和量量子子线线(QWR)的的MBE自自组组装装是是微微观观随随机机过过程程,这这使使QD和和QWR的的结结构构在在原原子子尺尺度度上上是是不不均均匀匀的的。
我们证明LT-GaAs在3.0eV处的RDS信号正比于表面势垒高度RD spectra measured at room temperature for six different GaAs samples SI-GaAs表面抛光引起的光学各向异性表面抛光引起的光学各向异性低温分子束生长GaAs(LT-GaAs)是一种具有特殊光电性质的GaAs材料,其Fermi能级可能由点缺陷或者As沉淀钉扎可以通过研究表面势垒高度来了解有关Fermi能级的信息我们证明了:由于LT-GaAs的表面势垒区非常薄,可以从RDS信号直接计算LT-GaAs的表面势垒高度通过研究不同退火温度、不同测量温度以及不同光照条件下LT-GaAs材料表面势垒高度的变化,我们对材料中Fermi能级的钉扎有了更深入的认识Phys.Rev.B 55,R7379(1997)-Rapid Communications;Appl.Phys.Lett.72,1866(1998);J.Appl.Phys.87(6),2923(2000)研究工作得到国家自然科学基金项目和研究工作得到国家自然科学基金项目和国家重点基础研究发展规划(国家重点基础研究发展规划(973)项目)项目的支持。
的支持Polishing-induced optical anisotropy in SI-GaAs wafers一个SI-GaAs抛光样品在不同腐蚀时间下的RDS信号,腐蚀速率为0.8 m/min.说明RDS信号来自于表面下0.8 m以内的区域,是由表面抛光过程产生的亚损伤引起的RD spectra of one SI-GaAs sample at different etching times.半导体界面性质的偏振反射差分谱研究闪锌矿结构半导体界面和量子阱的平面光学各向异性通过研究量子阱和异质结的平面光学各向异性来获取半导体界面化学键的组成、原子偏析、界面粗糙等界面信息!通过研究量子阱和异质结的平面光学各向异性来获取半导体界面化学键的组成、原子偏析、界面粗糙等界面信息!对于(001)闪锌矿结构半导体异质界面,由于(110)和(110)面内化学键是不同的,因此(001)界面在110和110方向上具有一定大小的光学各向异性(平面内光学各向异性)对于理想对称的量子阱,两个界面的各向异性恰好互相抵消对于实际生长的量子阱材料来说,量子阱前后界面在化学键的组成、原子偏析、界面粗糙程度等方面总是存在着一定程度上的差异,因此总是具有一定大小的平面内光学各向异性!偏 振 差 分 反 射 谱:半 导 体 界 面 性 质 研 究 的 有 力 工 具!RDS:a powerful tool for characterization of semiconductor interfacesIn-plane optical anisotropy of zinc-blend semiconductor interfaces and quantum wellsStudies of semiconductor interfaces by reflectance difference spectroscopy一个70nm InGaAs/GaAs量子阱的RDS结果,观察到了源于In原子偏析的5个量子阱能级跃迁的各向异性。
因此,采用这种方法可人为控制量子阱平面光学各向异性的大小,这对于设计偏振相关的新型光电子器件(如偏振稳定或可控的VCSEL器件)是非常有意义的Inserting 1ML InAs at the one interface of a 5 nm GaAs/AlGaAs QW can enhance the in-plane optical anisotropy of the QW by nearly one order.量子阱的平面光学各向异性通常很弱,用常规的偏振光谱技术无法检测出来利用可检测微弱光学各向异性的RDS技术,我们研究了GaAs/AlGaAs、InGaAs/GaAs、InGaAs/InP和 GaNAs/GaAs量子阱材料以及SiO2/Si、ZnSe/GaAs异质结材料的平面光学各向异性,观察到了界面相关的信号,充分表明RDS是研究半导体界面性质的有力工具!研究工作得到国家自然科学基金项目和研究工作得到国家自然科学基金项目和国家重点基础研究发展规划(国家重点基础研究发展规划(973)项目)项目的支持的支持。
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