深能级瞬态谱.ppt
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1、半导体深能级瞬态谱研究半导体深能级瞬态谱研究Studies of DLTS for semiconductorsZnSe组织量子点基态电子能量的确定组织量子点基态电子能量的确定Electron ground state energy level determination of ZnSe seff-organized quantum dots embedded in ZnS 本工作特点是应用本工作特点是应用PLPL,C-VC-V和和DLTSDLTS技术评价技术评价MBEMBE生长生长ZnSeZnSe自组织量自组织量子点的光学和电学特性。其创新之处是将传统的子点的光学和电学特性。其创新之处是将传
2、统的DLTSDLTS技术应用于技术应用于ZnSeZnSe量子点结构,获得的量子点结构,获得的ZnSeZnSe量子点基态电子发射能(量子点基态电子发射能(120 120 meVmeV)与光致与光致发光热淬火模型得到的结果一致。该结果将发表在发光热淬火模型得到的结果一致。该结果将发表在20032003年年4 4月月1515日出日出版的美国版的美国Journal of Applied PhysicsJournal of Applied Physics。MBE生长生长n型型Al掺杂掺杂ZnS1-xTex的深的深电子态电子态Deep electron states in n-type Al-doped
3、ZnS1-xTex grown by molecular beam epitaxy 本工作特点是应用本工作特点是应用PL,C-V和和DLTS技术评价技术评价MBE生长生长n型型Al掺杂掺杂ZnS1-xTex 深深电子态。研究结果表明电子态。研究结果表明Al 掺杂掺杂 在在ZnS1-xTex中形成中形成E1(0.21eV)和和E2(0.39eV)电子陷阱电子陷阱,Te除了作为等电子中心外,还涉及除了作为等电子中心外,还涉及到电子陷阱(到电子陷阱(E3E3*E3*)的形成,其相对于导带的能级位置随的形成,其相对于导带的能级位置随Te组份增加而减少。本工作创新之处是首次研究了组份增加而减少。本工作创
4、新之处是首次研究了MBE生长生长ZnSTe材料的材料的杂质和缺陷工程。为杂质和缺陷工程。为ZnS基可见光盲紫外探测器研究打下了良好的基础,基可见光盲紫外探测器研究打下了良好的基础,该结果发表在美国该结果发表在美国Journal of Applied Physics,82,4412(1997)。图图一一室温下无室温下无Al和和Al掺杂掺杂ZnS0.977Te0.023的的PL谱。随着谱。随着Al浓度的增加,浓度的增加,PL峰强度减小,表明与峰强度减小,表明与Al有关的非辐有关的非辐射深中心形成。射深中心形成。图二图二Au/ZnS肖特基样品的肖特基样品的DLTS谱。谱。表明与表明与Al有关的有关的
5、E1(0.21eV)和和E2(0.39eV)电子陷阱生成。电子陷阱生成。图三图三Au/ZnS0.983Te0.017肖特基样品的肖特基样品的DLTS谱。随谱。随Te的加入,除的加入,除E1和和E2外,还观察到与外,还观察到与Te有关的有关的E3(0.26eV)电子陷阱生成。电子陷阱生成。图四图四Au/ZnS0.96Te0.04肖特基样品的肖特基样品的DLTS谱。观察到与谱。观察到与Te有关的有关的E3*(0.24eV)能级位置随能级位置随Te组份组份增加而变化(降低)。增加而变化(降低)。图五图五Au/ZnS0.954Te0.046肖特基样品的肖特基样品的DLTS谱。随谱。随Te组份再增加,与
6、组份再增加,与Te有关的有关的E3*(0.21eV)能级位置进一步降低。能级位置进一步降低。图图一一ZnSeZnSe量子点结构量子点结构在不同温在不同温度下的度下的PL谱谱图二图二PL强度与温度关系的强度与温度关系的 Arrhenius plot 图(利用两图(利用两步热淬火过程模拟获得步热淬火过程模拟获得Ea1=40 meV和和Ea2=130 meV)图三图三表观载流子浓度和反向偏表观载流子浓度和反向偏压与耗尽层深度关系。来压与耗尽层深度关系。来自于自于ZnSeZnSe量子点结构的电量子点结构的电子积累峰。子积累峰。图四图四反向偏压下量子点基态电子反向偏压下量子点基态电子发射能变化示意图发射
7、能变化示意图图五图五典型的典型的ZnSeZnSe量子点结构量子点结构的的 DLTS谱。当反偏为谱。当反偏为6.5V时,时,ZnSeZnSe量子点的电子发射峰出量子点的电子发射峰出现。现。深能级瞬态谱(深能级瞬态谱(DLTS)是研究半导体材料和器件中深能级特性的重要测试方是研究半导体材料和器件中深能级特性的重要测试方法。半导体低维结构的位能变化类似于半导体晶格中的深能级缺陷,可做为体材法。半导体低维结构的位能变化类似于半导体晶格中的深能级缺陷,可做为体材料中的料中的“大陷阱大陷阱”。因此将。因此将 传统的传统的DLTS技术应用于低维结构可确定其电子基态技术应用于低维结构可确定其电子基态能量,拓宽
8、了能量,拓宽了DLTS的应用范围。的应用范围。应变自组装量子线结构特征与生长条件关系研究应变自组装量子线结构特征与生长条件关系研究Relationship between the structural characteristics and the MBE growth conditions for self-assembled quantum wires 量量子子点点(QD)和和量量子子线线(QWR)的的MBE自自组组装装是是微微观观随随机机过过程程,这这使使QD和和QWR的的结结构构在在原原子子尺尺度度上上是是不不均均匀匀的的。减减小小这这种种不不均均匀匀性性是是MBE生生长长QD和和QW
9、R的的基基本本问问题题。优优化化MBE生生长长工工艺艺可可以以改改进进均均匀匀性性,但但是是其其效效果果是是相相当当有有限限的的。要要想想使使均均匀匀性性近近一一步步改改善善,必必须须了了解解原原子子微微观观过过程程与与生生长长条条件件的的关关系系。我我们们首首先先在在InAs/InAlAs/InP(001)体体系系中中制制备备和和观观察察到到空空间间斜斜向向排排列列QWR阵阵列列,并并对对其其结结构构特特征征与与生生长长条条件件的的关关系系进进行行研研究究,确确立立了了QWR的的空空间间排排列列方方向向和和沿沿生生长长方方向向空空间间排排布布对对称称性性与与间间隔隔层层材材料料组组分分和和生
10、生长长模模式式的的关关系系。通通过过这这些些关关系系的的研研究究,了了解解了了生生长长表表面面的的再再构构对对QWR自自组组装装微微观观过过程程和和QWR结结构构特特征征的的可可能能影影响响。这这些些工工作作发发布布在在Appl.Phys.Lett.和和J.of Cryst.Growth以后,被多次引用。以后,被多次引用。Investigation of the relationship is of essentially important between the structural characteristics and the growth conditions in the fabr
11、ication of self-assembled quantum dots(QD)and wires (QWR).After fabricating the QWRs with the diagonal space alignment in the InAs/InAlAs/InP(001),we study the dependence of the structural characteristics of these QWRs on the growth conditions.We found that the space alignment of QWRs is related to
12、the composition and structure of the spacer layer and that whether the QWR alignment is symmetrical or not about the 001 growth direction depends on the growth modes.Such a relationship between the symmetrical property in structure and the growth condition is ascribed to the influence of the reconst
13、ruction of the growing surface on the atomic diffusion during self-assembling of the wires.图图a和和 b是是 MBE多层量子线多层量子线TEM照片。层厚照片。层厚8 个原子单层的个原子单层的InAs分别生长在(分别生长在(001)和偏)和偏离(离(001)6度的度的InP衬底上。沿(衬底上。沿(001)生长的结构是对称的,而沿偏离()生长的结构是对称的,而沿偏离(001)方向生长)方向生长的结构是非对称的。的结构是非对称的。Figures a and b are the TEM images of th
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- 关 键 词:
- 能级 瞬态
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