《InAsSb半導體量子點結構的製備及其光電性質研究》是依託吉林大學，由張寶林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：InAsSb半導體量子點結構的製備及其光電性質研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張寶林
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於半導體量子點結構的光電子器件在光電子領域具有極其吸引人的套用前景，是當前的一個研究熱點。國際上對半導體量子點的自組織陣列結構的特性和可能的套用進行了大量的研究，在量子點的製備和器件製作方面已取得很大進展。但對工作波段在中紅外區域的自組織量子點結構的研究還很少。而工作於這一波段的高性能雷射器、探測器和熱光伏器件，可套用於有害氣體檢測、環境污染監測、資源探測、光纖通訊、及醫療和國防等方面，本項目擬利用低壓MOCVD技術，在GaSb和GaAs襯底上製備中紅外波段的InAsSb自組織量子點，研究量子點形成特性和規律，探索生長方法和採用不同的多層結構，獲得尺寸和分布均勻的InAsSb量子點結構材料；對InAsSb量子點樣品進行分析測試，研究其光電性質；製作原型器件，探索該結構在光電子器件方面的套用。
結題摘要
銻化物量子點結構器件在中紅外波段有著可預見的重要的套用前景。本項目採用低壓金屬有機化學氣相沉積（LP-MOCVD）技術，根據不同套用波段和套用方向，研究製備了GaSb/GaAs、InSb/GaAs、GaSb/Si三種自組裝量子點結構，研究分析了銻化物自組裝量子點的形成機理及其特性。（1）通過最佳化GaSb/GaAs量子點的生長參數和所設計的製備技術參數，製備出密度高達2.1E10cm-2，平均底徑為34nm，平均高度為3.6nm的GaSb/GaAs量子點。研究結果表明，生長溫度對量子點尺寸和密度影響具有最優值。反應室壓強通過影響反應速率，進而影響量子點表面形貌，但對量子點密度影響較小。氣相V/III比則對量子點密度影響具有優值。中斷時間和循環次數作為製備技術參數主要影響量子點均勻性。（2）GaAs上InSb量子點的MOCVD生長機理與GaSb量子點的相似，但不同生長時間導致InSb量子點處於不同的生長模式。研究製備出密度為7E9cm-2，平均底徑為82nm，平均高度為8nm的InSb/GaAs量子點。（3）系統的研究了GaSb/Si量子點和初期成核過程的生長特點。研究了MOCVD生長參數、製備技術參數以及襯底表面銻化和鎵化處理三個方面對GaSb/Si初期成核過程和量子點形貌的影響。通過上述三種銻化物自組裝量子點結構的製備和特性研究，發現反應熱力學和有機源特性是影響銻化物量子點形貌的主要因素。生長參數均存在製備尺寸小、密度高的銻化物量子點結構的最優視窗。生長過程參數對量子點形貌的影響主要體現在尺寸及分布均勻性上。最佳化後的銻化物量子點生長條件，為量子點結構器件的製備奠定了基礎，並且為進一步深入研究Si上製備銻化物材料及低維結構生長機理提供實驗基礎和參考價值。本項目也研究了GaSb/GaAs異質結構的成核機理，研究發現溫度對成核的影響是最複雜的。反應室壓強不易過低，否則較低的吸附原子濃度及快速的載氣運動不利於晶核的沉積，反應室壓強過高將使氣相反應幾率變大，不利於高密度成核。
