《InGaN調製量子阱結構和性質》是依託北京大學，由胡曉東擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：InGaN調製量子阱結構和性質
- 項目負責人：胡曉東
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
對InGaN調製量子阱結構及物理特性進行系統研究。在理論上利用基於微擾法的能帶結構和載流子波函式的數值求解，以及基於多體理論的半導體自發發射和光增益模型的方法研究各種InGaN調製量子阱結構；在材料生長上採用MOCVD和MBE相結合的超精細結構外延生長方法生長出各同結構的調製量子阱；在特性分析上通過X射線衍射，高分辨透射電鏡、原子解析度原子序數襯度成像研究量子阱的晶體結構、通過變溫的光致/電致螢光譜，時間分辨螢光譜，電流-電壓特性測量和變條長測增益等表征手段，研究不同調製量子阱的內外量子效率，載流子輸運，俘獲和複合過程，光增益以及相關的出光偏振特性等與半導體光電器件的發光性能密切相關的特性，從而充分認識不同勢阱結構的調製量子阱的微結構和發光特性的相互關係，探索抑制量子限制斯塔克效應的新途徑，找到調控載流子行為的物理手段，提出和最佳化新型調製量子阱結構，提高III族氮化物發光器件的發光性能。
結題摘要
本課題以InGaN/GaN量子阱為對象，從理論模擬計算、MOCVD生長和物性分析表征、半導體微加工與材料器件特性等方面，系統研究了氮化鎵基調製量子阱結構和性質。建立了GaN基應變調製量子阱結構的理論模型：基於6×6 k·p微擾理論，研究了其在高應變、強極化條件下的能帶特徵，依據費米黃金定則的光學躍遷幾率計算了自發發射譜和和考慮多體效應的光增益譜；理論研究了量子限制Stark效應（QCSE）與GaN基量子阱的發光性質的關係。在實驗研究方面，進行了GaN基應變調製量子阱的MOCVD外延生長；藉助變角度的掠角X射線衍射，高分辨透射電鏡、變溫的光致/電致螢光譜，時間分辨螢光譜等表征手段深入細緻研究了調製量子阱的微結構和發光性質，多角度研究了強極化場下量子阱結構中載流子的動力學行為和複合規律，認識了InGaN量子阱中的自發輻射與受激輻射發光機制；研究了QCSE效應對載流子輸運、量子阱發光效率的影響，探究了抑制QCSE效應的不同方法和途徑，提出和最佳化了多種新型InGaN量子阱結構，用之於III族氮化物半導體發光器件，提高了發光性能。另外，另外，理論上修正了傳統的載流子穩態速率方程的ABC模型，並套用於研究（局域）表面等離激元耦合增強GaN基發光二極體的發光效率，使等離激元與量子阱之間的耦合作用得以最佳化。
