《深能级瞬态谱》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,半导体深能级瞬态谱研究,Studies of DLTS for semiconductors,ZnSe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PL，C-V和DLTS技术评价MBE生长ZnSe自组织量子点的光学和电学特性。其创新之处是将传统的DLTS技术应用于ZnSe量子点结构，获得的ZnSe量子点基态电子发射能（,120 meV）与光致发光热淬火模型得到的结果一致。该结果将发表在2003年4月15日出版的美国Journal of Applied Physics。,MBE生长n型Al掺杂ZnS,1-x,Te,x,的深电子态,Deep electron states in n-type Al-doped ZnS,1-x,Te,x,grown by molecular beam epitaxy,本工作特点是应用PL，C-V和DLTS技术评价MBE生长n型Al掺杂ZnS,1-x,Te,x,深电子态。研究结果表明Al 掺杂 在ZnS,1-x,Te,x,中形成E1（0.21eV)和E2(0.39eV)电子陷阱,Te除了作为等电子中心外，还涉及到电子陷阱（E3E3*E3*）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MBE生长ZnSTe材料的杂质和缺陷工程。为ZnS基可见光盲紫外探测器研究打下了良好的基础，该结果发表在美国Journal of Applied Physics，,82,4412(1997)。,图一,室温下无Al和Al掺杂ZnS,0.977,Te,0.023,的PL谱。随着Al浓度的增加，PL峰强度减小，表明与Al有关的非辐射深中心形成。,图二,Au/ZnS肖特基样品的DLTS谱。表明与Al有关的E1（0.21eV）和E2(0.39eV)电子陷阱生成。,图三,Au/ZnS,0.983,Te,0.017,肖特基样品的DLTS谱。随Te的加入，除E1和E2外，还观察到与Te有关的E3（0.26eV）电子陷阱生成。,图四,Au/ZnS,0.96,Te,0.04,肖特基样品的DLTS谱。观察到与Te有关的E3*（0.24eV）能级位置随Te组份增加而变化（降低）。,图五,Au/ZnS,0.954,Te,0.046,肖特基样品的DLTS谱。随Te组份再增加，与Te有关的E3*（0.21eV）能级位置进一步降低。,图一,ZnSe量子点结构,在不同温度下的PL谱,图二,PL强度与温度关系的 Arrhenius plot 图（利用两步热淬火过程模拟获得E,a,1,=40 meV和E,a,2,=130 meV）,图三,表观载流子浓度和反向偏压与耗尽层深度关系。来自于,ZnSe量子点结构的电子积累峰。,图四,反向偏压下量子点基态电子发射能变化示意图,图五,典型的,ZnSe量子点结构,的 DLTS谱。当反偏为6.5V时，,ZnSe量子点的电子发射峰出现。,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“大陷阱”。因此将 传统的DLTS技术应用于低维结构可确定其电子基态能量，拓宽了DLTS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,Relationship between the structural characteristics and the MBE growth conditions for self-assembled quantum wires,量子点（QD）和量子线（QWR）的MBE自组装是微观随机过程，这使QD和QWR的结构在原子尺度上是不均匀的。减小这种不均匀性是MBE生长QD和QWR的基本问题。优化MBE生长工艺可以改进均匀性，但是其效果是相当有限的。要想使均匀性近一步改善，必须了解原子微观过程与生长条件的关系。我们首先在InAs/InAlAs/InP(001)体系中制备和观察到空间斜向排列QWR阵列，并对其结构特征与生长条件的关系进行研究，确立了QWR的空间排列方向和沿生长方向空间排布对称性与间隔层材料组分和生长模式的关系。通过这些关系的研究，了解了生长表面的再构对QWR自组装微观过程和QWR结构特征的可能影响。这些工作发布在Appl.Phys.Lett.和J.of Cryst.Growth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 fabrication 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 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 reconstruction of the growing surface on the atomic diffusion during self-assembling of the wires.,图a和 b是 MBE多层量子线TEM照片。层厚8 个原子单层的InAs分别生长在（001）和偏离（001）6度的InP衬底上。沿（001）生长的结构是对称的，而沿偏离（001）方向生长的结构是非对称的。,Figures a and b are the TEM images of the MBE multilayer InAs QWRs on the InP(001)and on the substrate off-oriented(001)by 6 degrees,respectively.The InAs layer is 8 MLs in thickness.The structure on InP(001)is symmetrical about the growth direction,while the structure on the substrate off(001)is unsymmetrical.,图c和 d是,InP（001）衬底上，MEE（Migration Enhanced Epitaxy）多层InAs量子线，其空间分布沿（001）是非对称的。InAs层厚分别是8个原子单层和10个原子单层。,Figures c and d are the TEM images of the MEE multilayer InAs QWRs on the InP(001).The structure is unsymmetrical about the(001)growth direction.The InAs layer is 8 MLs and 10 MLs in thickness,respectively.,半导体表面性质的偏振反射差分谱研究,RDS setup，Aspnes,1980s,利用偏振差分反射谱(RDS)技术，可以测量出反射系数在样品平面内两个互相垂直方向上的细微差异:,D,r,/,r,=(,r,x,-,r,y,)/(,r,x,+,r,y,)。目前RDS多用于外延生长过程中的原位实时观测、表面重构、表面吸附等表面性质研究。,我们利用RDS技术对半导体Pockels,效应、表面亚损伤、合金有序、离子注入及退火效应以及量子阱界面性质等开展了广泛的研究，得到了许多新结果。,用RDS观察到了SI-GaAs样品极强的平面光学各向异性，并确定它来自于表面抛光过程引入的表面亚损伤，亚损伤在表面下0.8微米深度范围内，并从理论上解释了RDS的特征谱形。从RDS结果计算出各向异性应变(,e,xy,)大小为10,-4,量级。实验表明RDS非常适合用于GaAs、InP和GaP等衬底材料表面亚损伤的无损检测，可用于有关材料产业的在线监测。,J.Appl.Phys.88,1695(2000),三组LT-GaAs样品,表面势垒高度随退火温度的变化，发现表面势垒高度（取决于费米能级在禁带中的位置）不是钉扎在某一个固定值上，表明材料的费米能级在禁带中位置没有完全钉扎在As沉淀上，其复杂变化与缺陷密切相关。我们提出了新的钉扎模型对此进行了解释。,Surface potentials of three groups of LT-GaAs samples at different annealing temperatures.,Studies of semiconductor surfaces by reflectance difference spectroscopy,低温分子束生长GaAs中Fermi能级钉扎,D,r,/,r,：10,-5,Pinning of Fermi level in LT-GaAs,室温下六个不同GaAs样品的RDS谱。n-GaAs和LT-GaAs,样品的RDS信号都源于线性电光效应，SI-GaAs的信号与表面性质有关。我们证明LT-GaAs在3.0eV处的RDS信号正比于表面势垒高度。,RD spectra measured at room temperature for six different GaAs samples,SI-GaAs表面抛光引起的光学各向异性,低温分子束生长GaAs（LT-GaAs）是一种具有特殊光电性质的GaAs材料，其Fermi能级可能由点缺陷或者As沉淀钉扎。可以通过研究表面势垒高度来了解有关Fermi能级的信息。我们证明了：由于LT-GaAs的表面势垒区非常薄，可以从RDS信号直接计算LT-GaAs的表面势垒高度。通过研究不同退火温度、不同测量温度以及不同光照条件下LT-GaAs材料表面势垒高度的变化，我们对材料中Fermi能级的钉扎有了更深入的认识。,Phys.Rev.B,55,R7379(1997)-Rapid Communications;,Appl.Phys.Lett.,72,1866(1998);,J.Appl.Phys.,87(6),2923(2000),研究工作得到国家自然科学基金项目和,国家重点基础研究发展规划（973）项目,的支持。,Polishing-induced optical anisotropy in SI-GaAs wafers,一个SI-GaAs抛光样品在不同腐蚀时间下的RDS信号，腐蚀速率为0.8,m/min.。说明RDS信号来自于表面下0.8,m以内的区域，