Ⅲ-Ⅴ族三元化合物半導(dǎo)體材料的光學(xué)特性研究.pdf

1、本論文以“Ⅲ-Ⅴ族三元化合物半導(dǎo)體材料的光學(xué)特性研究”為研究方向,文獻(xiàn)調(diào)研和探討了幾種常用的Ⅲ-Ⅴ族三元化合物半導(dǎo)體材料及器件的研究進(jìn)展和應(yīng)用；概述了分子束外延技術(shù),介紹了光致發(fā)光譜技術(shù)；對(duì)InGaAs/GaAs量子阱材料的MBE生長(zhǎng)進(jìn)行了工藝參數(shù)優(yōu)化；對(duì)InGaAs/GaAs量子阱材料進(jìn)行了不同條件的退火處理實(shí)驗(yàn),采用室溫以及變溫條件下的光致發(fā)光譜技術(shù)對(duì)退火處理后樣品的光學(xué)特性進(jìn)行了深入研究；利用拉曼光譜技術(shù),對(duì)InGaP/GaAs外

2、延材料的拉曼頻移與外延材料內(nèi)應(yīng)力之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。
　　 主要成果和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　 1、通過研究不同生長(zhǎng)工藝參數(shù)下材料的光致發(fā)光譜,分析討論了In/Ga束流比和生長(zhǎng)溫度對(duì)材料發(fā)光特性的影響。從而得到,當(dāng)生長(zhǎng)溫度為520℃,In/Ga束流比為1.25:1時(shí),容易生長(zhǎng)出較高質(zhì)量的InGaAs應(yīng)變量子阱材料。
　　 2、對(duì)InGaAs/GaAs量子阱材料進(jìn)行了不同條件的退火處理,對(duì)其熒光譜進(jìn)行了研究。固定退火時(shí)

3、間為30s,改變退火溫度,既觀察到了紅移現(xiàn)象又觀察到了藍(lán)移現(xiàn)象,700℃時(shí)熒光峰強(qiáng)度最強(qiáng)。固定退火溫度為700℃,改變退火時(shí)間,最佳退火時(shí)間為60s。相對(duì)來說,原位退火受到外界的影響和污染要比退火爐熱退火少的多,達(dá)到的效果更好。與In-Ga原子互擴(kuò)散的菲克理論作比較,InGaAs/GaAs中的互擴(kuò)散過程并不遵守線性擴(kuò)散方程。
　　 3、在不同測(cè)試溫度條件下,對(duì)InGaAs/GaAs單量子阱和多量子阱的PL譜進(jìn)行了研究。得出,In

4、GaAs/GaAs單量子阱,較低溫度下(77K),樣品以激子發(fā)光為主,隨著溫度的增加單量子阱由激子發(fā)光機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)閹?帶間的發(fā)光機(jī)制；但是由于應(yīng)力的積累以及隧穿效應(yīng),多量子阱的發(fā)光情況不同于單量子阱,與半經(jīng)驗(yàn)理論偏差比較大。
　　 4、通過拉曼光譜對(duì)InGaP/GaAs外延材料進(jìn)行了研究,分析了拉曼頻移與外延材料內(nèi)應(yīng)力關(guān)系,拉曼光譜峰位頻移量Δω的正負(fù)和大小可以反映應(yīng)力類型和大小,并擬合計(jì)算了樣品材料的拉曼應(yīng)力因子為k=1.86±