窄禁帶半導體中自旋相關的磁光光譜研究

《窄禁帶半導體中自旋相關的磁光光譜研究》是依託華東師範大學，由越方禹擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：窄禁帶半導體中自旋相關的磁光光譜研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：越方禹
• 依託單位：華東師範大學

項目摘要

利用原位摻砷獲得高質量非本徵P型窄禁帶碲鎘汞是目前研製中遠紅外焦平面的關鍵，但砷在碲鎘汞中存在明顯補償特性（兩性行為），影響材料體系電子能級結構，進而降低器件光電性能。這種補償行為多見於理論計算結果，而電學方法難以定量分析。考慮到窄禁帶碲鎘汞載流子有效質量小、能帶明顯非拋物性、以及在磁場和低溫下紅外波段存在相當大磁光現象等特點，本項目擬結合磁－塞曼效應、光調製手段、鎖相放大技術和偏振系統，實現極端條件下多維可調的（偏振）調製磁光致發光光譜測試方法，並對窄禁帶摻砷碲鎘汞外延膜帶邊結構發生（自旋）朗道分裂後在中遠紅外波段的磁發光信號進行（選擇性）探測，分析砷在窄禁帶碲鎘汞中因占據不同晶格位置所表現出的磁光動力學過程，研究補償材料體系中激子態的磁發光機制，獲得原位生長碲鎘汞中與兩性砷相關的補償雜質存在形式及其電子結構，為最佳化砷激活工藝參數、製備非本徵P型中長波碲鎘汞材料及其紅外焦平面提供指導。

結題摘要

在本項目支撐下，利用光學測試手段，對窄禁帶半導體及其低維結構的光學性質、弛豫機制及其動力學過程進行了測試和研究。通過光譜測試結果最佳化了窄禁帶摻雜碲鎘汞的最佳退火條件，從理論上解釋了基於常規溫度（如 液氮溫度 77 K 或室溫）吸收譜確定三元合金（碲鎘汞）半導體鎘組分的結果存在一定誤差的原因，並探討了其與光致發光譜結果在不同溫度區間的優劣性，部分結果已發表於《Chinese Physics B》等期刊上，這些研究結果對碲鎘汞材料生長及其相關器件的研製具有指導意義；同時，對窄禁帶硫化鉛半導體材料的低維體系-量子點進行了時間分辨的光致發光譜測試，在觀測其微秒量級自發輻射演變規律的同時，首次發現了皮秒級的快速複合過程，結合系統實驗研究和理論模型建立，發現該快速複合過程與俄歇複合、多激子產生效應無關，而是來自於量子點體系的受激發射過程，並對該過程的產生條件和影響因素進行了系統的研究，這對於研製玻璃基半導體量子點雷射材料十分關鍵，該結果以快報形式並作為封面文章發表於國際光學頂級期刊《Laser & Photonics Review》；此外，對於鉛鹽量子點作為近紅外波段光源進行了探索，通過對材料及其結構進行設計，初步實現了利用量子點尺寸分布原理的玻璃基鉛鹽量子點寬頻寬近紅外光纖光源，部分結果已發表於《Optics Express》。