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量子限制受主远红外电致发光器件的制备与测量

刘静 郑卫民 宋迎新 初宁宁 李素梅 丛伟艳

量子限制受主远红外电致发光器件的制备与测量

刘静, 郑卫民, 宋迎新, 初宁宁, 李素梅, 丛伟艳
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  • 采用分子束外延技术生长GaAs/AlAs三量子阱,并在中间的GaAs阱中δ-掺杂浅受主杂质Be原子,制作出量子限制受主远红外Teraherz原型电致发光器件.实验上测量得到4.5 K时器件的电致发光谱(EL)和电传输特性(I-V曲线).在EL发射谱中清楚地观察到222 cm-1处宽的尖峰,这来源于Be受主奇宇称激发态到其基态的辐射跃迁,而非辐射弛豫过程则使发射谱的信号很弱.另外在I-V曲线中072和186 V的位置出现两个共振隧道贯穿现象,分别对应于中间δ-掺杂量子阱受主能级1s3/2(Γ6+Γ7)到左边非掺GaAs量子阱中HH带,及右边非掺杂GaAs量子阱中HH重空穴带到中间掺杂GaAs量子阱中Be受主杂质原子奇宇称激发态2p5/2(Γ6+Γ7)能级的共振隧穿.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:60776044)和山东省自然科学基金(批准号:2006ZRA10001)资助的课题.
    [1]

    [1]Ma S H, Shi Y L, Xu X L, Yan W, Yang Y P, Wang L 2006 Acta Phys. Sin. 55 4091 (in Chinese) [马士华、施宇蕾、徐新龙、严伟、杨玉平、汪力 2006 物理学报 55 4091]

    [2]

    [2]Zhang X B, Shi W 2008 Acta Phys. Sin. 57 4984 (in Chinese) [张显斌、施卫 2008 物理学报 57 4984]

    [3]

    [3]Lafaye D G, Boucaud P, Julien F H, Prazeres R, Glotin F, Ortega J M, Thierry-Mieg V, Planel R 1997 Appl. Phys. Lett. 70 3197

    [4]

    [4]Muravjov A V, Withers S H, Pavlov S G, Shastin V N, Peale R E 1999 J. Appl. Phys. 86 3512

    [5]

    [5]Zhang T Y, Zhao W 2008 Chin. Phys. B 17 4285

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    [6]Xu G Y, Li A Z 2007 Acta Phys. Sin. 56 500 (in Chinese) [徐刚毅、李爱珍 2007 物理学报 56 500]

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    [7]Lin G J, Zhou Z W, Lai H K, Li C, Chen S Y, Yu J Z 2007 Acta Phys. Sin. 56 4137 (in Chinese) [林桂江、周志文、赖虹凯、李成、陈松岩、余金中 2007 物理学报 56 4137]

    [8]

    [8]Ting D Z, Chang Y C, Bandara S V, Gunapala S D 2007 Appl. Phys. Lett. 91 073510

    [9]

    [9]MujagiDc' E, Austerer M, Schartner S, Nobile M, Hoffmann L K, Schrenk W, Strasser G, Semtsiv M P, Bayrakli I, Wienold M, Masselink W T 2008 J. Appl. Phys. 103 033104

    [10]

    ]Williams B S, Callebaut H, Kumar S, Hu Q, Reno J L 2003 Appl. Phys. Lett. 82 1015

    [11]

    ]Harrison P, Halsall M P, Zheng W M 2002 Mater. Sci. Forum 384—385 165

    [12]

    ]Harrison P, Kelsall R W 1997 J. Appl. Phys. 81 7135

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    ]Halsall M P, Harrison P, Wells J P R, Bradley I V, Pellemans H 2001 Phys. Rev. B 63 155314

    [14]

    ]Zheng W M, Halsall M P, Harmer P, Harrison P, Steer M J 2002 J. Appl. Phys. 92 6039

    [15]

    ]Orlova E E, Harrison P, Zhang W M, Halsall M P 2005 Semiconductors 39 67

    [16]

    ]Zheng W M, Halsall M P, Harmer P, Harrison P, Steer M J 2004 Appl. Phys. Lett. 84 735

    [17]

    ]Seliuta D, ACˇUechaviDcˇius B, Kavaliauskas J, Krivaite G, Grigelionis I, Balakauskas S, ValuDsˇis G, Sherliker B, Sherliker B, Halsall M P, Lachab M, Khanna S P, Harrison P, Linfieldc E H 2008 Acta Phys. Pol. A 113 909

    [18]

    ]Huber R, Kaindl R A, Schmid B A, Chemla D S 2005 Phys. Rev. B 72 161314

    [19]

    ]ACˇUechaviDcˇius B, Kavaliauskas J, Krivaite· G, Seliuta D, ValuDsˇis G, Halsall M P, Steer M J, Harrison P 2005 J. Appl. Phys. 98 023508

    [20]

    ]ACˇUechaviDcˇius B, Kavaliauskas J, Krivaite· G, Seliuta D, ASˇUirmulis E, Devenson J, ValuAsˇis G, Sherliker B, Halsall M P, Steer M J, Harrison P 2005 Acta Phys. Pol. A 107 328

    [21]

    ]Kundrotas J, ACˇUerDsˇkus A, ValuDsˇis G, Lachab M, Khanna S P, Harrison P, Linfield E H 2008 J. Appl. Phys. 103 123108

    [22]

    ]Holtz P O, Sundaram M, Doughty K, Merz J L, Gossard A C 1989 Phys. Rev. B 40 12338

    [23]

    ]Missous M 1995 J. Appl. Phys. 78 4467

    [24]

    ]Zheng W M, Halsall M P, Harrison P, Steer M J 2006 Sci. China Ser. G 49 702

    [25]

    ]Masselink W T, Chung C Y, Morkoc H 1985 Phys.Rev. B 32 5190

    [26]

    ]Zheng W M, Halsall M P, Harrison P, Wells J P R, Bradley I V, Steer M J 2003 Appl. Phys. Lett. 83 3719

    [27]

    ]Reeder A A, McCombe B D, Chambers F A, Devane G P 1988 Phys. Rev. B 38 4318

    [28]

    ]Xia J B, Huang K 1988 Acta Phys. Sin. 37 1 (in Chinese) [夏建白、黄昆 1988 物理学报 37 1]

  • [1]

    [1]Ma S H, Shi Y L, Xu X L, Yan W, Yang Y P, Wang L 2006 Acta Phys. Sin. 55 4091 (in Chinese) [马士华、施宇蕾、徐新龙、严伟、杨玉平、汪力 2006 物理学报 55 4091]

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    [3]Lafaye D G, Boucaud P, Julien F H, Prazeres R, Glotin F, Ortega J M, Thierry-Mieg V, Planel R 1997 Appl. Phys. Lett. 70 3197

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    [4]Muravjov A V, Withers S H, Pavlov S G, Shastin V N, Peale R E 1999 J. Appl. Phys. 86 3512

    [5]

    [5]Zhang T Y, Zhao W 2008 Chin. Phys. B 17 4285

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    [6]Xu G Y, Li A Z 2007 Acta Phys. Sin. 56 500 (in Chinese) [徐刚毅、李爱珍 2007 物理学报 56 500]

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    [7]Lin G J, Zhou Z W, Lai H K, Li C, Chen S Y, Yu J Z 2007 Acta Phys. Sin. 56 4137 (in Chinese) [林桂江、周志文、赖虹凯、李成、陈松岩、余金中 2007 物理学报 56 4137]

    [8]

    [8]Ting D Z, Chang Y C, Bandara S V, Gunapala S D 2007 Appl. Phys. Lett. 91 073510

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    [9]MujagiDc' E, Austerer M, Schartner S, Nobile M, Hoffmann L K, Schrenk W, Strasser G, Semtsiv M P, Bayrakli I, Wienold M, Masselink W T 2008 J. Appl. Phys. 103 033104

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    ]Williams B S, Callebaut H, Kumar S, Hu Q, Reno J L 2003 Appl. Phys. Lett. 82 1015

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    ]Harrison P, Halsall M P, Zheng W M 2002 Mater. Sci. Forum 384—385 165

    [12]

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    ]Zheng W M, Halsall M P, Harmer P, Harrison P, Steer M J 2002 J. Appl. Phys. 92 6039

    [15]

    ]Orlova E E, Harrison P, Zhang W M, Halsall M P 2005 Semiconductors 39 67

    [16]

    ]Zheng W M, Halsall M P, Harmer P, Harrison P, Steer M J 2004 Appl. Phys. Lett. 84 735

    [17]

    ]Seliuta D, ACˇUechaviDcˇius B, Kavaliauskas J, Krivaite G, Grigelionis I, Balakauskas S, ValuDsˇis G, Sherliker B, Sherliker B, Halsall M P, Lachab M, Khanna S P, Harrison P, Linfieldc E H 2008 Acta Phys. Pol. A 113 909

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    ]Huber R, Kaindl R A, Schmid B A, Chemla D S 2005 Phys. Rev. B 72 161314

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    ]ACˇUechaviDcˇius B, Kavaliauskas J, Krivaite· G, Seliuta D, ValuDsˇis G, Halsall M P, Steer M J, Harrison P 2005 J. Appl. Phys. 98 023508

    [20]

    ]ACˇUechaviDcˇius B, Kavaliauskas J, Krivaite· G, Seliuta D, ASˇUirmulis E, Devenson J, ValuAsˇis G, Sherliker B, Halsall M P, Steer M J, Harrison P 2005 Acta Phys. Pol. A 107 328

    [21]

    ]Kundrotas J, ACˇUerDsˇkus A, ValuDsˇis G, Lachab M, Khanna S P, Harrison P, Linfield E H 2008 J. Appl. Phys. 103 123108

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    ]Missous M 1995 J. Appl. Phys. 78 4467

    [24]

    ]Zheng W M, Halsall M P, Harrison P, Steer M J 2006 Sci. China Ser. G 49 702

    [25]

    ]Masselink W T, Chung C Y, Morkoc H 1985 Phys.Rev. B 32 5190

    [26]

    ]Zheng W M, Halsall M P, Harrison P, Wells J P R, Bradley I V, Steer M J 2003 Appl. Phys. Lett. 83 3719

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    ]Reeder A A, McCombe B D, Chambers F A, Devane G P 1988 Phys. Rev. B 38 4318

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    ]Xia J B, Huang K 1988 Acta Phys. Sin. 37 1 (in Chinese) [夏建白、黄昆 1988 物理学报 37 1]

  • [1] 宋迎新, 郑卫民, 刘静, 初宁宁, 李素梅. 量子限制效应对δ掺杂GaAs/AlAs多量子阱中铍受主态寿命的影响. 物理学报, 2009, 58(9): 6471-6476. doi: 10.7498/aps.58.6471
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    [3] 何月娣, 徐征, 赵谡玲, 刘志民, 高松, 徐叙瑢. 混合量子点器件电致发光的能量转移研究. 物理学报, 2014, 63(17): 177301. doi: 10.7498/aps.63.177301
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    [18] 孙永科, 衡成林, 王孙涛, 秦国刚, 马振昌, 宗婉华. Au/(SiO2/Si/SiO2)纳米双势垒/n+-Si结构的电致发光研究. 物理学报, 2000, 49(7): 1404-1408. doi: 10.7498/aps.49.1404
    [19] 林圳旭, 林泽文, 张毅, 宋超, 郭艳青, 王祥, 黄新堂, 黄锐. 基于纳米硅结构的氮化硅基发光器件电致发光特性研究. 物理学报, 2014, 63(3): 037801. doi: 10.7498/aps.63.037801
    [20] 徐 征, 侯延冰, 苏艳梅, 徐 叙, 许秀来. Gd3Ga5O12:Ag薄膜电致发光材料的制备及其发光性质. 物理学报, 2000, 49(7): 1390-1393. doi: 10.7498/aps.49.1390
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-07-06
  • 修回日期:  2009-08-06
  • 刊出日期:  2010-02-05

量子限制受主远红外电致发光器件的制备与测量

  • 1. 山东大学威海分校空间科学与物理学院,威海 264209
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:60776044)和山东省自然科学基金(批准号:2006ZRA10001)资助的课题.

摘要: 采用分子束外延技术生长GaAs/AlAs三量子阱,并在中间的GaAs阱中δ-掺杂浅受主杂质Be原子,制作出量子限制受主远红外Teraherz原型电致发光器件.实验上测量得到4.5 K时器件的电致发光谱(EL)和电传输特性(I-V曲线).在EL发射谱中清楚地观察到222 cm-1处宽的尖峰,这来源于Be受主奇宇称激发态到其基态的辐射跃迁,而非辐射弛豫过程则使发射谱的信号很弱.另外在I-V曲线中072和186 V的位置出现两个共振隧道贯穿现象,分别对应于中间δ-掺杂量子阱受主能级1s3/2(Γ6+Γ7)到左边非掺GaAs量子阱中HH带,及右边非掺杂GaAs量子阱中HH重空穴带到中间掺杂GaAs量子阱中Be受主杂质原子奇宇称激发态2p5/2(Γ6+Γ7)能级的共振隧穿.

English Abstract

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