图形衬底量子线生长制备与荧光特性研究

王秀平; 杨晓红; 韩勤; 鞠研玲; 杜云; 朱彬; 王杰; 倪海桥; 贺继方; 王国伟; 牛智川

doi:10.7498/aps.60.020703

摘要

报道了在V型槽图形衬底上利用分子束外延技术外延生长的GaAs/AlGaAs量子线.外延截面在扫描电子显微镜下可以看到在V型槽底部形成了弯月型量子线结构,量子线尺寸约为底边60 nm高14 nm的近三角形.低温87 K下光致发光谱测试在793.7和799.5 nm处出现峰值,验证了量子线的存在.理论近似计算结果显示,相比等宽度量子阱有8 meV的蓝移正是由于横向量子限制引起的.

关键词:

V型槽图形衬底 /
量子线 /
GaAs

GaAs/AlGaAs quantum wires grown by molecular beam epitaxy on a V-groove patterned substrate was described. The cross section of scan electron microscopy (SEM) image shows that crescent-type quantum wire were formed at the V groove bottom, which is a triangle of about 60nm in width and 14nm in height. Two peaks at 793.7nm and 799.5nm of photoluminescence spectrum at 87K verified the existence of quantum wires. Theoretical calculation gives 8meV blue shift, which is proved to be casued by lateral confinement compared with quantum well of the same width.

Keywords:

作者及机构信息

(1)中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室,北京 100083; (2)中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室,北京 100083

基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2007CB936304,2006CB302802)、国家高技术研究发展计划(批准号:2007AA03Z421,2009AA03Z404)和国家自然科学基金(批准号:60876093)资助的课题.

Authors and contacts

(1)State Key Laboratory for Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083 China; (2)State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China

参考文献

[1]	Song Y X, Zheng W M,Liu J, Chu N N, Li S M 2009 Acta Phys. Sin. 58 6471 (in Chinese) [宋迎新、郑卫民、刘静、初宁宁、李素梅 2009 物理学报 58 6471]
[2]	Auslaender O M, Yacoby A 2002 Science 295 825
[3]	Wang X L, Voliotis V 2006 J. Appl. Phys. 99 121301
[4]	Yan R X, Gargas D, Yang P D 2009 Nature Photonics 3 569
[5]	Divochiy A, Marsili F, Bitauld D 2008 Nature Photonics 2 302
[6]	Pekola J P, Vartiainen J J 2008 Nature Physics 4 120
[7]	Xia Y, Yang P, Sun Y, Wu Y, Mayers B, Gates B, Yin Y, Kim F, Yan H 2003 Advanced Materials 15 353
[8]	Li H, Guo H Z,Lu C, Li L, Gao J 2008 Acta Phys. Sin. 57 5863 (in Chinese) [李宏、郭华忠、路川、李玲、高洁 2008 物理学报 57 5863]
[9]	Kapon E, Hwang D M, Bhat R 1989 Phys. Rev. Lett. 63 430
[10]	Rinaldi R, Cingolani R 1994 Phys. Rev. Lett. 73 2899
[11]	Vouilloz F, Oberli D Y, Dupertuis M A, Gustafsson A, Reinhardt F, Kapon E 1997 Phys. Rev. Lett. 78 1580
[12]	Wang X L, Ogura M, Matsuhata H 1995 Appl. Phys. Lett. 67 3629
[13]	Wang X L, Voliotis V, Matsuhata H 1995 Appl. Phys. Lett. 66 1506
[14]	Wang X L, Ogura M, Matsuhata H 1997 J. Cryst. Growth 171 341
[15]	Wang X L, Voliotis V 2000 J. Cryst. Growth 221 556
[16]	Cheng W Q, Cai L H, Chen H, Zhou J M, Xie X G, Mei X B, Zhao T N, Zhu G 1995 Acta Phys. Sin. 44 1429 (in Chinese) [程文芹、蔡丽红、陈弘、周均铭、谢小刚、梅笑冰、赵铁男、朱恪 1995 物理学报 44 142]
[17]	Shen X Q, Tanaka M 1994 J. Cryst. Growth 135 85
[18]	Sugaya T, Nakagawa T, Sugiyama Y 1998 J. Cryst. Growth 186 27
[19]	Liu G S, Liu S, Wang W X, Zhao H M, Liu B L, Jiang Z W, Gao H C, Wang J, Huang Q A, Chen H, Zhou J M 2007 Acta Phys. Sin. 56 3355 (in Chinese) [刘桂生、刘肃、王文新、〖20] Gao H L, Zeng Y P 2008 Chin. Phys. B 17 1119
[20]	Hersee S D, Barbier E, Blondeau R 1986 J. Cryst. Growth 77 310
[21]	Haider N, Wilby M R, Vvedensky D D 1993 Appl. Phys. Lett. 62 3108
[22]	Jia W Y, Lu Z D,Huang Y, Zhou J M, Li Y K, Wang Y Y 1988 Acta Phys. Sin. 37 6 (in Chinese) [贾惟义、鲁志东、黄绮、周均铭、李永康、王彦云 1988 物理学报 37 6]
[23]	Li Z F, Lu W, Liu X Q, Shen X C, Fu Y, Willander M, Tan H H, Jagadish C 2000 Acta Phys. Sin. 49 1809 (in Chinese) [李志锋、陆卫、刘兴权、沈学础、 Fu Y, Willander M, Tan H H, Jagadish C 2000 物理学报 49 1809]
[24]	Jin S R, Xu Z Y 1994 Acta Phys. Sin. 43 384 (in Chinese) [金世荣、徐仲英 1994 物理学报 43 384]
[25]	Niu Z C, Zhou Z Q, Lin Y W, Li X F, Zhang Y, Hu X W, Lü Z D, Xu Z Y 1997 Acta Phys. Sin. 46 969 (in Chinese) [牛智川、周增圻、林耀望、李新峰、张益、胡雄伟、吕振东、徐仲英1997 物理学报46 969]
[26]	Casey H C 1978 Heterostructure Lasers Part A: Fundamental Principle (New York: Academic Press) p188
[27]	Shu Q, Shu Y C, Zhang G J, Liu R B, Yao J H, Pi B, Xing X D, Lin Y W, Xu J J, Wang Z G 2006 Acta Phys. Sin. 55 1379 (in Chinese) [舒强、舒永春、张冠杰、刘如彬、姚江宏、皮彪、邢晓东、林耀望、许京军、王占国 2006 物理学报 55 1379]
[28]	Adachi S 1994 GaAs and Related Materials: Bulk Semiconducting and Superlattice Properties (Singapore:World Scientific Press) p151
[29]	Adachi S 1994 GaAs and Related Materials: Bulk Semiconducting and Superlattice Properties (Singapore: World Scientific Press) p254

施引文献

期刊类型引用(5)

1.	许鹏飞，公徐路，李毅伟，靳艳飞. 含记忆阻尼函数的周期势系统随机共振. 物理学报. 2022(08): 32-42 . 百度学术
2.	靳艳飞，王贺强. 加性和乘性三值噪声激励下周期势系统的动力学分析. 力学学报. 2021(03): 865-873 . 百度学术
3.	张刚，徐浩，张天骐. 二维双阱势系统随机共振机理研究及应用. 振动与冲击. 2021(12): 15-22 . 百度学术
4.	徐浩，张刚，张天骐. 采用形变周期势系统的轴承故障诊断方法. 西安交通大学学报. 2020(08): 77-83 . 百度学术
5.	刘运江，王辅忠，刘露. levy噪声背景下级联系统中弱信号的提取. 计算机测量与控制. 2019(01): 190-194 . 百度学术

其他类型引用(3)

[1]	Song Y X, Zheng W M,Liu J, Chu N N, Li S M 2009 Acta Phys. Sin. 58 6471 (in Chinese) [宋迎新、郑卫民、刘静、初宁宁、李素梅 2009 物理学报 58 6471]
[2]	Auslaender O M, Yacoby A 2002 Science 295 825
[3]	Wang X L, Voliotis V 2006 J. Appl. Phys. 99 121301
[4]	Yan R X, Gargas D, Yang P D 2009 Nature Photonics 3 569
[5]	Divochiy A, Marsili F, Bitauld D 2008 Nature Photonics 2 302
[6]	Pekola J P, Vartiainen J J 2008 Nature Physics 4 120
[7]	Xia Y, Yang P, Sun Y, Wu Y, Mayers B, Gates B, Yin Y, Kim F, Yan H 2003 Advanced Materials 15 353
[8]	Li H, Guo H Z,Lu C, Li L, Gao J 2008 Acta Phys. Sin. 57 5863 (in Chinese) [李宏、郭华忠、路川、李玲、高洁 2008 物理学报 57 5863]
[9]	Kapon E, Hwang D M, Bhat R 1989 Phys. Rev. Lett. 63 430
[10]	Rinaldi R, Cingolani R 1994 Phys. Rev. Lett. 73 2899
[11]	Vouilloz F, Oberli D Y, Dupertuis M A, Gustafsson A, Reinhardt F, Kapon E 1997 Phys. Rev. Lett. 78 1580
[12]	Wang X L, Ogura M, Matsuhata H 1995 Appl. Phys. Lett. 67 3629
[13]	Wang X L, Voliotis V, Matsuhata H 1995 Appl. Phys. Lett. 66 1506
[14]	Wang X L, Ogura M, Matsuhata H 1997 J. Cryst. Growth 171 341
[15]	Wang X L, Voliotis V 2000 J. Cryst. Growth 221 556
[16]	Cheng W Q, Cai L H, Chen H, Zhou J M, Xie X G, Mei X B, Zhao T N, Zhu G 1995 Acta Phys. Sin. 44 1429 (in Chinese) [程文芹、蔡丽红、陈弘、周均铭、谢小刚、梅笑冰、赵铁男、朱恪 1995 物理学报 44 142]
[17]	Shen X Q, Tanaka M 1994 J. Cryst. Growth 135 85
[18]	Sugaya T, Nakagawa T, Sugiyama Y 1998 J. Cryst. Growth 186 27
[19]	Liu G S, Liu S, Wang W X, Zhao H M, Liu B L, Jiang Z W, Gao H C, Wang J, Huang Q A, Chen H, Zhou J M 2007 Acta Phys. Sin. 56 3355 (in Chinese) [刘桂生、刘肃、王文新、〖20] Gao H L, Zeng Y P 2008 Chin. Phys. B 17 1119
[20]	Hersee S D, Barbier E, Blondeau R 1986 J. Cryst. Growth 77 310
[21]	Haider N, Wilby M R, Vvedensky D D 1993 Appl. Phys. Lett. 62 3108
[22]	Jia W Y, Lu Z D,Huang Y, Zhou J M, Li Y K, Wang Y Y 1988 Acta Phys. Sin. 37 6 (in Chinese) [贾惟义、鲁志东、黄绮、周均铭、李永康、王彦云 1988 物理学报 37 6]
[23]	Li Z F, Lu W, Liu X Q, Shen X C, Fu Y, Willander M, Tan H H, Jagadish C 2000 Acta Phys. Sin. 49 1809 (in Chinese) [李志锋、陆卫、刘兴权、沈学础、 Fu Y, Willander M, Tan H H, Jagadish C 2000 物理学报 49 1809]
[24]	Jin S R, Xu Z Y 1994 Acta Phys. Sin. 43 384 (in Chinese) [金世荣、徐仲英 1994 物理学报 43 384]
[25]	Niu Z C, Zhou Z Q, Lin Y W, Li X F, Zhang Y, Hu X W, Lü Z D, Xu Z Y 1997 Acta Phys. Sin. 46 969 (in Chinese) [牛智川、周增圻、林耀望、李新峰、张益、胡雄伟、吕振东、徐仲英1997 物理学报46 969]
[26]	Casey H C 1978 Heterostructure Lasers Part A: Fundamental Principle (New York: Academic Press) p188
[27]	Shu Q, Shu Y C, Zhang G J, Liu R B, Yao J H, Pi B, Xing X D, Lin Y W, Xu J J, Wang Z G 2006 Acta Phys. Sin. 55 1379 (in Chinese) [舒强、舒永春、张冠杰、刘如彬、姚江宏、皮彪、邢晓东、林耀望、许京军、王占国 2006 物理学报 55 1379]
[28]	Adachi S 1994 GaAs and Related Materials: Bulk Semiconducting and Superlattice Properties (Singapore:World Scientific Press) p151
[29]	Adachi S 1994 GaAs and Related Materials: Bulk Semiconducting and Superlattice Properties (Singapore: World Scientific Press) p254

[1]	袁用开, 陈茜, 高廷红, 梁永超, 谢泉, 田泽安, 郑权, 陆飞. GaAs晶体在不同应变下生长过程的分子动力学模拟. 物理学报, 2023, 72(13): 136801. doi: 10.7498/aps.72.20221860
[2]	赵敬龙, 董正超, 仲崇贵, 李诚迪. 量子线/铁基超导隧道结中隧道谱的研究. 物理学报, 2015, 64(5): 057401. doi: 10.7498/aps.64.057401
[3]	黎明, 陈军, 宫箭. InAs/InP柱型量子线中隧穿时间和逃逸问题的研究. 物理学报, 2014, 63(23): 237303. doi: 10.7498/aps.63.237303
[4]	杨新荣, 徐波, 赵国晴, 申晓志, 史淑惠, 李洁, 王占国. InP基近红外波段量子线激光器的温度特性研究. 物理学报, 2012, 61(21): 216802. doi: 10.7498/aps.61.216802
[5]	毕娟, 金光勇, 倪晓武, 张喜和, 姚志健. 532nm长脉冲激光致GaAs热分解损伤的半解析法分析. 物理学报, 2012, 61(24): 244209. doi: 10.7498/aps.61.244209
[6]	王杰, 韩勤, 杨晓红, 倪海桥, 贺继方, 王秀平. 高稳定线性调谐GaAs基波长可调谐共振腔增强型探测器. 物理学报, 2012, 61(1): 018502. doi: 10.7498/aps.61.018502
[7]	牛军, 张益军, 常本康, 熊雅娟. GaAs光电阴极激活后的表面势垒评估研究. 物理学报, 2011, 60(4): 044210. doi: 10.7498/aps.60.044210
[8]	张红, 张春元, 张慧亮, 刘建军. 外加磁场下抛物型量子线中的带电激子. 物理学报, 2011, 60(7): 077301. doi: 10.7498/aps.60.077301
[9]	彭银生, 叶小玲, 徐波, 牛洁斌, 贾锐, 王占国, 梁松, 杨晓红. 二维GaAs 基光子晶体微腔的制作与光谱特性分析. 物理学报, 2010, 59(10): 7073-7077. doi: 10.7498/aps.59.7073
[10]	牛军, 杨智, 常本康, 乔建良, 张益军. 反射式变掺杂GaAs光电阴极量子效率模型研究. 物理学报, 2009, 58(7): 5002-5006. doi: 10.7498/aps.58.5002
[11]	李宏, 郭华忠, 路川, 李玲, 高洁. 声表面波单电子输运器件中量子线的电学特性研究. 物理学报, 2008, 57(9): 5863-5868. doi: 10.7498/aps.57.5863
[12]	滕利华, 余华梁, 黄志凌, 文锦辉, 林位株, 赖天树. 本征GaAs中电子自旋极化对电子复合动力学的影响研究. 物理学报, 2008, 57(10): 6593-6597. doi: 10.7498/aps.57.6593
[13]	滕利华, 余华梁, 左方圆, 文锦辉, 林位株, 赖天树. 本征GaAs中电子自旋极化的能量演化研究. 物理学报, 2008, 57(10): 6598-6603. doi: 10.7498/aps.57.6598
[14]	李晓薇. 量子线/绝缘层/p波超导体结的隧道谱. 物理学报, 2007, 56(10): 6033-6037. doi: 10.7498/aps.56.6033
[15]	肖贤波, 李小毛, 周光辉. 电磁波辐照下量子线的电子自旋极化输运性质. 物理学报, 2007, 56(3): 1649-1654. doi: 10.7498/aps.56.1649
[16]	徐海红, 焦中兴, 刘晓东, 雷亮, 文锦辉, 王惠, 林位株, 赖天树. GaAs中电子g因子的温度和能量依赖性的飞秒激光吸收量子拍研究. 物理学报, 2006, 55(5): 2618-2622. doi: 10.7498/aps.55.2618
[17]	李良新, 胡勇华. 可用于红外探测器的自组织量子线及其带间和子带间光学跃迁. 物理学报, 2005, 54(2): 848-856. doi: 10.7498/aps.54.848
[18]	袁先漳, 缪中林. Al/GaAs表面量子阱界面层的原位光调制反射光谱研究. 物理学报, 2004, 53(10): 3521-3524. doi: 10.7498/aps.53.3521
[19]	王传奎, 江兆潭. 一类弯曲量子线的量子束缚态. 物理学报, 2000, 49(8): 1574-1579. doi: 10.7498/aps.49.1574
[20]	金鹏, 潘士宏, 梁基本. SIN+ GaAs结构中的Franz-Keldysh振荡的傅里叶变换研究. 物理学报, 2000, 49(9): 1821-1828. doi: 10.7498/aps.49.1821

期刊类型引用(5)

1.	许鹏飞，公徐路，李毅伟，靳艳飞. 含记忆阻尼函数的周期势系统随机共振. 物理学报. 2022(08): 32-42 . 百度学术
2.	靳艳飞，王贺强. 加性和乘性三值噪声激励下周期势系统的动力学分析. 力学学报. 2021(03): 865-873 . 百度学术
3.	张刚，徐浩，张天骐. 二维双阱势系统随机共振机理研究及应用. 振动与冲击. 2021(12): 15-22 . 百度学术
4.	徐浩，张刚，张天骐. 采用形变周期势系统的轴承故障诊断方法. 西安交通大学学报. 2020(08): 77-83 . 百度学术
5.	刘运江，王辅忠，刘露. levy噪声背景下级联系统中弱信号的提取. 计算机测量与控制. 2019(01): 190-194 . 百度学术

其他类型引用(3)

计量

文章访问数: 8821
PDF下载量: 696
被引次数: 8

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板