基于XRD和PL光谱分析的InGaAs/GaAs量子阱生长温度依赖性研究
InGaAs/GaAs多量子阱(MQWs)结构因其具有独特的量子限制效应和优异的光电性能,使其作为激光器的有源区在光通信和光电器件中具有广泛应用。在该结构中通过改变In组分来调控带隙宽度进而满足不同波长的需求,分子束外延(MBE)生长MQWs时可以高精度的控制材料的组分和厚度,从而优化光学性能。尽管InGaAs/GaAs MQWs在许多方面取得了进展,但在In组分较高的InGaAs量子阱中,由于晶格失配会导致位错产生,进而引发界面缺陷,影响材料的晶体质量和光学性能,所以通过MBE生长调控来提高晶体质量对改善光学性质极具意义。在MBE生长过程中,利用生长温度来优化生长动力学,进而调控原子在界面的迁移,尤其是In、 Ga原子的迁移,对于提高InGaAs/GaAs MQWs的界面质量和晶体质量有着至关重要的作用。为了探究生长温度对MQWs晶体质量、界面质量和发光性能的影响,我们采用MBE方法分别在505和490℃下生长了两组InGaAs/GaAs MQWs样品,并使用高分辨率X射线衍射(HRXRD)、光致发光(PL)进行了晶体质量和光学性能表征分析。HRXRD结果表明,由于高温下生长有利于提高Ⅲ族原子动力学和原子扩散长度,使得生长工艺中In和Ga原子的迁移增加,这有利于原子在外延层表面找到能量较低的位置形核;因此,在505℃生长的MQWs样品的缺陷密度为1.02×10~5 cm~(-2),较小,缺陷少应力小,具有较好的晶体质量和界面质量。此外,光致发光性能测试分析结果表明,在505℃生长的MQWs样品发光强度高,发光均匀性良好,并进一步证明其晶体质量优于490℃生长的样品。说明了合适的生长温度有利于提高InGaAs/GaAs MQWs的界面质量和光学性能。该工艺参数对MBE制备MQWs材料具有重要的参考意义。
光谱学与光谱分析
2025年06期
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