一、用激光喇曼光谱测量GaAs及Ga_(1-x)Al_x As/GaAs异质结的有关参数（论文文献综述）
刘夏[1]（2021）在《基于表面隔离沟槽结构的近红外可调谐分布反馈半导体激光器》文中研究指明可调谐分布反馈半导体激光器具有体积小、质量轻、便于携带、易集成、波长可调谐等优点,在量子通信,大数据网络,生物医疗,生物探测,激光国防等领域都作为核心光源使用。在传统的法布里-珀罗腔的半导体激光器结构基础上,引入光栅结构来形成周期性的微扰,导致对半导体激光器内部进行折射率或者增益的调制,实现输出光的模式调制。折射率和增益调制对应了折射率耦合型以及增益耦合型分布反馈（DFB）半导体激光器。折射率耦合型分布反馈半导体激光器经常需要引入相移光栅结构,并且其制备过程需要引入二次外延技术,制备器件的成本较高,且由于其结构属性,很难在激光器单管实现较宽的调谐范围。传统增益耦合型分布反馈半导体激光器通过引入周期性吸收,实现单纵模激射,但是依然依赖微纳光栅制备技术和二次外延技术,同时由于周期性吸收材料的引入,降低了器件功率和电光转换效率等重要性能参数,因而没有商用价值。本文采用I-line光刻技术,首次成功制备了激射波长在780纳米（nm）波段和905 nm波段的基于表面沟槽结构的可调谐DFB半导体激光器,实现了超宽调谐范围和单模激射,并且制作工艺相对简单,无需引入二次外延技术,能够实现大批量生产,具有极强的市场应用潜力。具体的研究内容和成果如下:（1）对半导体激光器的理论进行了阐述,用传输矩阵理论对表面隔离沟槽来实现单纵模分布反馈半导体激光器的光波导机构进行建立模型和分析,并且得出的结论对本文分布反馈半导体激光器的耦合光波导的设计进行理论支撑。（2）创新性设计并制备了激射腔长为1毫米（mm）、峰值波长在780 nm左右的基于表面隔离沟槽结构的可调谐DFB半导体激光器,器件的两侧解理面分别蒸镀了透射率为95%和5%的高透膜和高反膜,该结构的可调谐DFB半导体激光器能够实现稳定的单模激射现象和宽带可调谐现象,在室温工作状态下,当注入电流450毫安（mA）的时候,激光器的输出功率达148.2毫瓦（mW）,斜率效率0.28 mA/mW,边模抑制比最高可达36.25分贝（d B）,注入电流在90 mA至400 mA之间、工作温度在10℃至45℃的区间,调谐范围从775 nm到792.5nm,可达17.5 nm。（3）创新性设计并制备了腔长为1 mm、激射波长在905 nm附近的基于表面沟槽结构的可调谐分布反馈半导体激光器,激射阈值在100 mA附近,在室温工作状态下,未镀膜的DFB半导体激光器的单边输出功率可达145.3 mW,斜率效率0.28 mA/mW转化效率可达27%以上,未镀膜的分布反馈半导体激光器边模抑制比最高可达37 d B,激光器的3 d B线宽在23 pm左右。随着温度和电流的增大,激射波长漂移现象均匀,在15℃到25℃的温度区间内,调谐范围从从899.9nm到907.6 nm。（4）设计并制备了激射波长在905 nm附近、基于表面沟槽结构的可调谐DFB半导体激光列阵。单片集成了4个信道的表面沟槽结构的可调谐DFB半导体激光器,且腔长均为1 mm,各信道表面隔离沟槽结构不同,激射波长不同,未镀膜单信道DFB半导体激光器功率均在100 mW左右,且峰值波长红移现象稳定。边模抑制比最高可达44.25 d B。在10℃至45℃的温度区间内,阵列整体在注入电流在130 mA至400 mA之间的工作情况下,波长调谐范围可达48 nm。本文提及的可调谐DFB半导体激光器的光刻工艺均是采用I-line光刻技术和相关制备,制备工艺相对简单,制备时的工艺容差空间大,实验结果能够进行重现,工艺可控制性强,能够实现批量生产。本文设计和制备的可调谐DFB半导体激光器的性能参数指标能够满足工业应用需求,成本较为低廉、生产周期较短,在原子钟、激光雷达、光集成、空间光通信、光谱检测等领域具有了巨大的商业价值和应用前景。
张涛[2]（2019）在《电注入AlGaAs/GaAs NEA阴极的机理与制备工艺研究》文中认为随着现代电子加速器对电子束品质要求的不断提高,传统的光阴极器件在量子效率与工作寿命的改善研究中遇到了不少瓶颈。而电注入式阴极电子源利用晶体管的电流控制方式,无需光源,可实现对电流发射密度和发射电子束脉冲结构稳定、灵活的控制,有望成为一种满足现代电子加速器需求的新型高性能电子源,并对拓展电子源应用领域也有着积极意义。本文首次提出并简要分析了一种新型的电注入铝镓砷/镓砷（AlGaAs/GaAs）负电子亲和势（NEA）阴极的基本工作机理,并结合理论和实验测试结果,设计了一个可行的电注入阴极器件结构模型;利用光刻-感应耦合等离子体（ICP）刻蚀法制备了AlGaAs/GaAs阵列,同时结合其扫描电子显微镜（SEM）形貌图和工艺过程,分析阵列制备中高Al组分AlGaAs层出现腐蚀现象的原因,并获得了较为理想的发射层阵列。本文以光刻胶作为微米阵列的保护层,采用热阻蒸发与电子束蒸发法进行金属的沉积,剥离形成电子注入层电极,同时结合阴极的热净化实验、I-V特性测试和二次离子质谱（SIMS）等结果,分析了Ag电极短路问题,并验证了Ti/Pt/Au结构电极的热稳定性;通过在器件结构中设计并制备500nm的二氧化硅（SiO2）绝缘层,将器件漏电流降低了约1个数量级;通过对光刻版的多次改善设计,用接触式光刻曝光法获得了发射阵列占发射区面积约70%的方形阵列,其发射线与4μm宽的电极最小距离约1.2μm。最后在改造后的光阴极超高真空（UHV）激活系统中,对早期制备的阴极器件进行了电注入阴极的热净化、Cs-F激活和电注入测试实验,并结合光谱响应测试,分析了其电子发射效率,证明制备的电注入阴极可以激活成功。
魏星[3]（2019）在《法布里—珀罗（FP）微腔及其应用》文中研究说明本文的工作主要围绕对法布里-珀罗（FP）微腔的研究展开,基于FP微腔的纵向调制,通过完善其加工工艺大大提高了 FP微腔精细度,并将其应用到全固态激光技术和非线性光学、量子光学领域,实现了激光器频率锁定和腔相位匹配。对于光场横向传输的调制由混合线性-非线性PT对称的光学介质实现,都具有集成、高效的优点。本论文的主要研究内容包括:一、利用高精细度FP微腔自注入锁定半导体激光器实现了激光稳频。自主研发了精细度达137的FP微腔,用于1550nm分布反馈（DFB）半导体激光器自注入锁定,由于频率牵引作用,锁定后的激光频率主要由微腔共振峰决定,有效抑制了 DFB激光器电流波动引起的频率漂移,并大大提高了出射光谱的边模抑制比,压窄了激光器线宽。二、实现了基于腔相位匹配的三共振片状光参量振荡。我们利用厚度500微米的x切的Ⅱ类匹配KTP晶体制备了首个三共振的片状光参量振荡器（SOPO）,通过光学镀膜,实现对于泵浦光、信号光、闲频光的三共振。与已有双共振的SOPO相比,阈值大大降低至13μJ,65.3℃时在近频率简并点附近,转换效率最高达17.5%。这种微腔可应用于产生单纵模、窄线宽的激光,用于光谱测量和量子光学领域。三、研究了基于腔相位匹配的窄带双光子。理论研究了基于腔相位匹配的窄带双光子产生,结果显示在泵浦光强度远低于起振阈值时能够通过SOPO直接产生线宽为GHz量级双光子态,并计算了频率简并情况下的双量子干涉。实验上利用x切的Ⅱ类匹配KTP晶体,完成了用于频率近简并双光子态的SOPO的经典表征,其腔长217微米。并进行了经典表征,在波长1064 nm的设计波长附近SOPO的共振峰线宽为1.5 GHz,Q值超过104。采用单纵模532纳秒激光器泵浦可以实现可调谐的单纵模光参量振荡,转化效率可达30%。这为今后双光子态制备表征实验做好了准备。四、实现了一维PT对称光学晶格中的光场定域化导引。由于非线性和PT对称势的共同作用实现光束在传输过程中的定域化导引,可以通过调节非线性强度的大小使光束实现可控偏折的传播。
方河海[4]（2019）在《准一维结构光电探测机理研究》文中研究指明低维材料的发展促进了基于新型纳米结构的电子与光电子器件的研究。准一维结构的半导体因其一维的载流子输运通道、较大的表面积-体积比和亚波长的直径尺寸而展现出独特的电学和光学性质,为高增益、高带宽、偏振敏感、宽波段响应的高性能光电探测提供了可能。然而,受高暗电流和弱光耦合的影响,目前准一维结构光子型探测器的性能依然偏低。尤其是,红外波段的光电探测性能还有很大提升空间。基于此,论文开展了基于砷化铟纳米线、硫化镉纳米线、硒（硫）化锡纳米线和单壁碳纳米管等多种准一维结构的半导体光电探测器的研究,探测器的响应波段覆盖了从紫外、可见到中红外。本工作不但详细地阐释了上述准一维结构探测器中的光电流产生机制,还采用了多种方法进一步优化了探测器的性能。具体如下:1.分别制备了由化学气相沉积（CVD）方法生长的单根n型CdS纳米线和单根p型SnX（X=Se,S）纳米线背栅场效应晶体管,测得相应的光增益分别高达105和104。模拟了纳米线的光吸收特性并建立了紫外显微光电流谱表征方法,证实了该光增益主要来源于由纳米线的表面电荷和缺陷引起的光电流增益。进一步以铁电聚合物P（VDF-TrFE）为栅极介质层制备了侧栅结构的单根CdS纳米线晶体管,引入强铁电局域场,大幅抑制了探测器的暗电流（<1pA）,并且暗电流在无需外加栅压的条件下可长时间保持。最终探测器的噪声电流功率为4.6×10-28 A2,紫外光电流增益约105,实现了高信噪比。2.制备了基于单根InAs纳米线的光电探测器并研究了器件的光响应特性和负光电导的产生机制。通过排除气体分子吸附的影响和控制温度变量,证实了纳米线的表面缺陷能级可俘获光生热电子导致负光电导,而被俘获的电子重新回到导带需要热辅助作用。基于该机理认识,提出了一种新型基于可见光辅助的红外探测手段并验证了可行性——低温下,可见光激发将导致持续负光电导,而该持续负光电导对应的电流可作为探测器的暗电流实现进一步的红外光电探测。基于可见光辅助的单根InAs纳米线探测器不但将探测波段从已报道的可见—近红外（1.55mm）拓展至可见—中红外（3.1mm）,还将器件的响应时间从毫秒量级缩短至100ms以内,实现了探测率峰值高于1×1012 cm Hz1/2 W-1。3.分别制备了以金属Cr和Pd为对称电极的单壁碳纳米管薄膜场效应晶体管并用扫描光电流谱表征了光电流的产生。以Cr为对称电极时,光电流仅局域在电极边缘且正负极两端光电流符号相反。通过制备单壁碳纳米管/石墨炔复合结构,实现了全局的光电流响应,响应率约0.4mA/W。以Pd为对称电极时,光电流均匀产生于碳纳米管沟道,实现了近红外785 nm约2 A/W的响应率且响应速度快于10ms。针对2mm单波长响应弱的问题,进一步制备了以Pd为对称电极的单壁碳纳米管/PbS量子点复合结构,实现了2mm的单波长响应率为39 mA/W。研究表明,金属电极的功函数远离单壁碳纳米管的禁带中央,将更有利于光电流的收集。
赵亮[5]（2018）在《失配体系外延生长InxGa1-xAs薄膜位错的形成、演化及抑制研究》文中进行了进一步梳理三元化合物InxGa1-xAs作为第二代半导体材料的代表,以其优异的光学和电学性能成为当今重要的光电子和电子器件的基础材料之一。InxGa1-xAs材料自身的稳定性较好,容易控制制备均匀性性良好的大面积材料,具有较高的光吸收系数和电子迁移率,它可以由InAs和GaAs两种材料以任何配比形成,晶格常数及禁带宽度随In组分的变化而近似为线性变化,特别是与InP衬底晶格常数近于匹配的In0.53Ga0.47As材料己经表明它是应用于0.9-1.7μm近红外波段的首选的红外探测器材料之一。然而,近年来,随着空间成像（包括地球遥感、大气探测和环境监测等）及光谱学领域的发展,对高In组分InxGa1-xAs探测器件的需求不断增长,尤其是截止波长度为2.6μm左右（对应In组分为0.82）的In0.82Ga0.18As红外探测器件。由于高In组分In0.82Ga0.18As的晶格常数为0.5986 nm,无论是InP,还是GaAs很难满足与其晶格相匹配,在以这两种材料为衬底,外延生长过程中就会产生晶格失配,而晶格失配会使外延材料的位错密度增加,导致器件的性能降低;因此,如何制备高质量的InxGa1-xAs材料成为了技术的关键以及亟待解决的问题。目前最常用的方法是在外延层与衬底之间引入缓冲层来解决晶格失配问题,并取得了一定的成果,但是对于异质外延生长中的界面问题、失配位错的产生、缓冲层抑制位错的机理以及位错运动增殖情况缺少系统性研究。由此,本论文利用扫描电镜、原子力显微镜、DC-XRD以及拉曼光谱等表征技术,特别是利用高分辨透射电镜强大的分析功能,围绕In组分变化引起的异质生长材料晶格失配问题,通过对失配状态下InxGa1-xAs外延生长中界面处位错的分析,阐述位错的形成机制,明确位错在界面处、外延层中分布规律;通过缓冲层的引入研究了缓冲层对失配体系异质结构材料中位错的抑制机理;在GaAs基底构建了InxGa1-xAs缓冲层,最终,为获得高质量的异质外延生长材料提供理论依据和科学基础。本文的具体研究成果如下:第一,发现失配体系下界面处所产生的失配位错聚集区域,按一定长度排列,在相同失配度下,位错聚集区的长度为固定周期的整数倍,此周期与界面两端材料的晶格常数相关。计算出不同失配度下,界面处失配位错聚集区域的最小长度与对应晶胞数量,建立了界面无序度导致位错产生的模型。第二,在薄膜2D-3D模型的基础上,将位错运动与表面形貌结合到一起,建立了位错演化与表面形貌和薄膜质量的关系模型。我们认为失配位错的运动在外延层的表面得到释放,位错在外延层表面聚集,导致了外延层表面粗糙起伏,从表面的粗糙度中可以判断InxGa1-xAs外延层薄膜的质量。第三,在外延层与衬底之间引入缓冲层,讨论了缓冲层抑制位错产生演化机理,并通过所提出的界面无序度模型阐述了缓冲层作用机理。第四,我们采用高温高真空润湿性测试系统和挤压滴落方法进行润湿实验,明确了熔融金属In与GaAs基板之间的界面反应,并获得了熔融金属In与GaAs基板之间的润湿性。同时阐述了GaAs表面InxGa1-xAs形成机理。第五,提出了一种在GaAs衬底上构建InxGa1-xAs缓冲层的方法。并以这层纳米级的InxGa1-xAs薄膜为缓冲层,在其上生长InxGa1-xAs外延层,并得到了较好的InxGa1-xAs外延层。
余鹏[6]（2018）在《分子束外延量子点及其作为太阳电池和单光子源的应用》文中提出由于量子点具有离散的电子态和分立的能级,基于量子点的光电器件能为下一代量子信息技术奠定基础,包括单电子晶体管,量子点发光二极管,量子计算,量子通信,医学成像,激光器,太阳电池和单光子源等。然而,可控的制备高质量的量子点依然面临挑战。由于量子点材料生长手段的限制,基于量子点的光电器件的性能并没有达到理论预计的水平。为了进一步明晰生长高质量量子点的方法和技术,本论文采用分子束外延生设备生长并研究III-V族量子点,并探讨了基于分子束外延生长的量子点器件,包括量子点太阳电池和单光子发射器。本论文采用原子力显微镜,透射电子显微镜、扫描电子显微镜等表征设备等来表征量子点的结构,形貌,质量;量子点器件的性能用太阳光模拟器,外量子效率测试仪,低温探针台,微区荧光和HBT等表示。在论文的第四章,本文对等离子源增强的量子点光电器件进行了初步研究。研究显示,在量子点光电器件本身性能提高的限制上,采用外等离激元可以增强量子点的光学吸收,弥补其在常温下吸收很弱的缺点。首先,采用液滴外延技术生长GaAs和InxGa1-xAs量子点。通过改变In和As的组分控制InGaAs量子点和基底的晶格失配度,并制造了中间能带量子点太阳电池。通过太阳光模拟器表征其光伏性能,通过外量子测试系统表征其外量子效率,用光致发光确认量子点结构的存在。通过对比GaAs/AlGaAs和InxGa1-xAs/AlGaAs量子点太阳电池的性能来研究应力对量子点光伏器件的影响。另外,通过在量子点太阳电池外部添加红外单色光源（1064,980,905 nm）,研究量子太阳电池的带间吸收和带内吸收。第二,采用气-液-固（VLS）的方法生长了GaAsP/GaAs纳米线量子点,并测试了其单光子发射性能。与传统的生长方法不同的是,纳米线量子点的生长采用了Ga自催化的方式,避免了引入Au等深能级杂质以至降低器件的性能。在生长量子点的过程中,我们采用源气压补偿法制备无应变的量子点结构,避免了在GaAs量子点和GaAsP纳米线的界面引起缺陷,并最终获得了没有缺陷的纳米线量子点。在获得了纳米线量子点后,硫化铵被用来钝化纳米线量子点,以移除其表面态,增强其光学性能。最后,本论文测试了其荧光光谱,时间分辨荧光光谱,二次相关函数以研究其发光和单光子发射特性。第三,初步研究了等离子源增强的量子点光电器件。包括超材料吸收器,和壳核结构的纳米颗粒。超材料吸收器是自然界没有的电磁吸收材料,它能够实现完美吸收,为量子点光电器件提供新的思路。论文的第四章讨论了随着尺寸改变,吸收不减弱的超材料吸收器;其次,研究了壳核等离激元纳米颗粒对薄膜太阳电池的增强。本文的研究涵盖分子束外设备生长量子点的两种方式,探究了获得高质量量子点的实验方法,涵盖了从材料制备到器件应用两方面。在第四章,论文讨论了采用等离子体源增强的量子点光电器件的可能性。在液滴外延生长量子点部分,本博士论文研究的液滴外延量子点为GaAs和InxGa1-xAs。在液滴外延生长过程中,由于GaAs和衬底AlGaA的晶格常数更加匹配,其量子点电池光伏性能比InGaAs材料更好。最终液滴外延生长的GaAs量子点太阳电池的效率为0.72%而InGaAs量子点为0.11%。此研究的创造性在于明晰了量子点太阳电池的应力对器件性能的影响,为获得高效量子点太阳电池提供了指导方向。其次,在外加红外光源情况下,我们首次发现了外加红外光源量子点太阳电池的外量子效率在短波处增强,而在长波处减弱的现象。这是由于其在表面和内部的陷阱态造成的。虽然由于陷阱造成长波外量子效率降低,在外加红外单色光源后,我们依然观察到了光电流增强。此研究初步明晰了带内和带间吸收与缺陷的影响,为后续的工作奠定了基础。在纳米线量子点单光子源部分,我们采用自催化和源补偿的方法来获得高质量的量子点。由于纳米线的波导和微腔作用,在纳米线中的量子点具有很强的发射效率并且其光子极化方向可控。本研究的创新点在于首次研究了GaAsP/GaAs纳米线量子点结构的单光子发射特性,并采用自催化和源补偿技术,获得了没有杂质和缺陷的量子点,为高效单光子发射提供材料基础。最后,采用硫化铵钝化其表面态获得了“完美”的单光子源材料。时间分辨TRPL显示,其载流子寿命在10 K时为0.346 ns,而未钝化的为0.167 ns。在10K时候其光致发光宽度1.2 meV,而钝化之后的宽度为1.0 meV。钝化后,单根的GaAsP/GaAs纳米下能够在220 K发光,而且能在110 K时发射光子。作为对比,没有钝化前的纳米线仅仅能在60 K下发光和发射光子。在10 K时,其修正后的g2（τ=0）为0.05,而未钝化的为0.16。此研究为实现高效量子点单光子源和发光二极管奠定了实验基础和方向。最后,论文讨论了采用等离子体源增强的量子点光电器件的可能性。常温下量子点的光学吸收很弱。因此,采用等离激元增强的量子点光电器件拥有更好的性能。论文讨论了超材料吸收器,壳核结构的等离激元的增强作用。这些初步的研究为实现高性能的量子点光电器件铺平了道路。
张斌[7]（2018）在《GaAs（Sb,Bi）半导体及其纳米线体系的红外光学和极化特性研究》文中研究指明近些年来,III-V半导体材料如GaAs（Sb,Bi）,因具有直接带隙、电子迁移率高、有效质量小等优异的光学和电学性质而受到人们广泛的关注。其带隙能量可以通过改变合金组分而连续可调,覆盖1.3μm和1.55μm两个重要的光纤通讯窗口。这使得GaAs（Sb,Bi）半导体材料成为制作高速低功率电子器件、近红外光子探测器、红外半导体激光器等器件的理想材料。此外,重元素Sb、Bi的掺入能强烈地扰动自旋轨道（spin-orbit）劈裂能量。基于强的Rashba自旋轨道相互作用,可以发展低电场调控的自旋电子学器件。本论文主要研究了GaAs0.44Sb0.56体材料和GaAsBi纳米线的红外光学和极化性质。具体内容如下:（1）自行设计和搭建了同时具有时间和极化分辨的微区拉曼/光致发光光谱测试系统,并且具有亚微米量级的空间分辨率。改进和发展了有效抑制半导体体材料或微结构的光调制反射光谱中光致发光背景干扰的方法。基于传统的光调制反射光谱测量装置,改进的方法利用消色差的光学缩束器来减小探测光的光束直径,进而被一个与光阑耦合的透镜收集。新的光谱测量系统既确保了探测光束的高收集效率又有效地抑制了光致发光背景干扰。与已报道的背景抑制技术相比,当前的光调制反射技术具有简单、经济和高信噪比的优点。（2）采用光调制反射光谱、变功率光致发光光谱、时间分辨的光致发光光谱以及光学取向实验研究了快速热退火效应对GaAs0.44Sb0.56的红外光学和自旋极化性质的影响。随着退火温度的增加到600°C,载流子局域化能量和光学自旋探测效率相应增加。实验所观测到的自旋探测效率的提高是由于电子寿命的缩短和局域化增加所导致的自旋寿命的延长。我们的实验结果表明快速热退火是提高光发射波长在1.55μm的GaAs0.44Sb0.56半导体材料自旋探测效率的有效方法。（3）利用金催化的分子束外延方法在GaAs衬底上生长了GaAs（Bi）纳米线。实验发现,Bi原子的掺入导致GaAs纳米线的晶体结构从2H到4H多型转变。4H多型的偏振拉曼光谱清晰地显示,能量位于257.6 cm-1的A1声子模式在（,）?实验配置下变为拉曼活性的。这个声子振动模式起源于闪锌矿型晶体结构的声子色散曲线的TO（A1）支在布里渊区的L点。与2H（WZ）型GaAs相比,GaAsBi纳米线的低温微区光致发光光谱观测到明显的红移,这是由于4H型晶体结构和Bi掺入所导致的合金效应。此外,GaAsBi纳米线的光致发光发射在垂直于纳米线生长轴方向呈现强烈的线偏振极化,这与理论预言的Γ9重空穴对称性相一致。温度依赖的光致发光发射能量表明,Bi原子的掺入有效地减少了GaAsBi纳米线的带隙温度敏感性,有利于未来的光电子应用。
郑贝宁[8]（2017）在《拓扑绝缘体Sb2Te3与半导体异质结的构筑与表征》文中研究指明拓扑绝缘体是一种体相绝缘但却拥有金属导电表面态的特殊材料。而且其表面态来源于其自身内部强烈的自旋-轨道耦合作用,是由无质量狄拉克型自旋极化的电子构成,因此具备时间反演对称性保护的拓扑新奇量子性质。目前已经在拓扑绝缘体与半导体异质结构中证明了可以利用其拓扑性在异质界面上构造出非平凡的边缘通道,并且利用拓扑绝缘体优异的层状性能与半导体工艺进行匹配,则可在保留拓扑绝缘体的表面态的基础上极大地优化丰富传统半导体材料的性能,二者有望相互配合构筑出性能优异的新型自旋和光电子器件,为捉襟见肘的传统半导体继续创新繁荣提供崭新的平台。然而当前关于拓扑绝缘体异质构筑的研究多集中在超导体和铁磁体这两种材料体系中,而其与半导体异质结构的研究仍处于方兴未艾的阶段,只有少数体系被生长与开发。并且在已构筑的结构中,其化学特性、物理机制尚没有研究透彻,距离实际应用尚有不小的差距。因此这方面工作仍然需要进一步的投入和探索,从而发挥其巨大潜力。在拓扑绝缘体和半导体异质结生长方面可以借助分子束外延这种高度可控的薄膜制备技术对其界面结构进行有目的的调控,从而实现对异质结界面上的奇异性能的探索和研究。面对当前拓扑绝缘体和半导体异质结的研究现状,本文构造了Sb2Te3/Ge、Sb2Te3/Si和Sb2Te3/ZnTe异质结,为实现拓扑绝缘体异质结在自旋和光电器件中的应用提供重要帮助,取得的主要结果如下:（1）我们通过分子束外延手段成功在GaAs（001）衬底上生长了Sb2Te3/Ge异质结。在比较了不同生长条件下样品的生长结果后,优化生长条件。由于拓扑绝缘体逐层外延的特性,所以形貌平整,结晶度很高的Sb2Te3/Ge异质结被制备出来。异质结横截面HR-TEM图像显示了两种材料的晶体对称性以及整齐尖锐的异质界面。拉曼散射证实了薄膜具有与块体材料一致的强特征峰。XPS测试可以看出Sb2Te3在异质表面没有化学位移发生,这说明Sb2Te3表面的金属态得到保留;同时Ge能带弯曲的结果也反映了可以通过在Ge与铁磁金属之间插入拓扑绝缘层的方法解决费米能级钉扎效应。Sb2Te3/Ge异质结界面处价带和导带偏移值为0.25 0.1 eV和0.07 0.11 eV。其能级排列性质与常见的闸极介电层与Ge形成异质结后的结果明显不同,可以为进一步的研究电传输特性提供支持。由于拓扑绝缘体都有着和Sb2Te3相似的晶体结构和范德瓦尔斯层状特征,本章中的结果可以为其他拓扑绝缘体与Ge集成自旋应用提供参考。（2）我们使用范德瓦尔斯外延在Si基底上生长了Sb2Te3拓扑绝缘体薄膜。该异质结是利用Si表面再构的方式解决了二维材料和三维衬底之间对称性不匹配的问题。通过结构表征发现Sb2Te3薄膜外延质量良好,通过XPS和UPS表征能带结构发现,Sb2Te3薄膜没有因在Si这种表面大量悬挂键的存在使其生长引入大量缺陷来破坏其拓扑表面特征。而Sb2Te3/Si异质结界面上的能级排布显示该异质结为Type-II型异质结构,这种结构能够提供额外的载流子输运自由度,从而能够更好地设计光学和电学器件。由于Sb2Te3/Si异质界面处有很强的内建电场,改变了其中光电流的形成机制,实验中通过光电响应表征确认该异质结光照下存在显着的光响应。此结构以Si基半导体为基础,这极大的增加了此类型高性能光电器件应用的可能性。（3）结合第二章研究内容,为解决Sb2Te3/Si异质结暗电流过大的问题,我们在Sb2Te3/Si异质结中引入ZnTe势垒层。根据ZnTe的生长特性,通过改变其生长温度在Si衬底表面获得了具有Zn、Te不同终止面的ZnTe外延层。从Sb2Te3在ZnTe的不同终止面上外延生长结果发现,ZnTe外延层抑制了Si衬底表面悬挂键对Sb2Te3生长的影响,Sb2Te3薄膜表现出更良好的形貌与结晶度。而通过对比不同终止面上Sb2Te3异质结构的光电性能可发现Sb2Te3与ZnTe的界面性质对性能的影响占主导地位。高温生长具有Te（2 1）再构表面的ZnTe外延层能够有效地提升对暗载流子迁移的束缚,从而有效地提升异质结构的光电性能。本章通过在拓扑绝缘体Sb2Te3与半导体ZnTe不同终止面异质结合实现了调控载流子传导通道的效果,这种特殊性质将为实现高性能的拓扑绝缘体基光电器件提供新的思路。
毛昊源[9]（2017）在《ZnO薄膜生长中氢气的作用与纳米图形化工艺中刻蚀的影响》文中研究表明从1997年首次观测到室温下的氧化锌（ZnO）受激发射现象以来,科技界对Zn0半导体的研究探索的热潮历经二十个多年己渐趋平静,其中稳定、可控的高质量p型ZnO材料的研究始终是制约氧化锌半导体的研究与器件应用的最大瓶颈。相对而言,ZnO半导体材料的基本物理的探讨逐渐成为研究界关注的重点。在宽禁带半导体的研究发展中,氢气一直被广泛应用于GaN材料制备与性能控制中,并且氢原子也被认为是决定宽禁带半导体GaN电学性质和p型掺杂的重要元素。氧化锌半导体中也存在类似的情形,研究显示氢在ZnO中以多种形式存在,并对ZnO材料的生长、结构与电学性质有较大影响。与此同时,等离子体刻蚀工艺（ICP）是ZnO器件制备中的关键环节,ZnO与介质保护膜之间较小的腐蚀选择比将使样品的表面不可避免的发生改变,并对ZnO材料的光学性质较大的影响。本文针对上述材料制备与器件工艺中的相关问题,重点研究了不同锌源、氧源生长ZnO过程中氢气的作用机理,并对等离子体刻蚀处理的纳米图形化ZnO样品的光致发光谱中精细结构的起源与机理进行了深入的研究,论文主要取得了以下两方面的研究成果:（1）研究比较了不同锌源和氧源的MOCVD生长ZnO薄膜中氢气的作用及其影响。研究发现二甲基锌为锌源的样品生长过程中氢气的加入使薄膜质量得到显着提高,并且氢原子的存在还有利于促进0原子从生长表面的脱附,提高薄膜表面原子在生长表面的迁移能力,使得薄膜的晶体结构和质量得到提高。不管是O2还是N20作为氧源,未加氢气生长的薄膜拉曼光谱中均观察到较强的与碳团族相关的D和G峰;而加入氢气后,氢原子的存在将有利于抑制非自主的碳杂质。二乙基锌为锌源生长的ZnO样品加入氢气后,晶体质量下降。研究认为二乙基锌的β脱氢反应产生的C2H4以及同时形成Zn-H键的中间化合物都有利于降低来自金属有机源的碳沾污,而氢气的加入则抑制了β脱氢反应。当N2O为氧源时,氢气可以明显减弱拉曼光谱中与碳团簇相关的D峰和G峰;而当氧气为氧源时,氢气的加入反而导致拉曼光谱中D峰和G峰的增强。研究显示在两种锌源下氢气的加入都有助于改善显着减少了非辐射复合中心的数量,使ZnO薄膜样品的光学性质得到显着的改善。（2）研究探讨了 ICP纳米图形化ZnO样品的变温光致发光谱中相关精细结构发光峰的起源与机制。光致发光谱中谱中位于3.3eV附近的三个发光峰被认为是与结构缺陷有关的Y发光峰。ICP等离子体刻蚀对ZnO表面0原子的优先腐蚀导致表面大量间隙锌的形成,而纳米图形化ZnO窗口的限制效应将导致间隙锌在边界的集聚形成团簇。这些间隙锌团簇以施主的形态存在于ZnO样品中,与观测到Y发光峰相关。间隙锌团簇作为施主,理论计算显示团簇中间隙锌的数量将导致施主能级的变化,形成三种不同能级的施主,从而导致具有一定能量间隔的Y发光峰。位于3.28 eV附近的三个发光峰,在现有文献中均未见类似的发光现象,但其发光峰位与强度随温度变化的规律均与Y发光峰呈现基本一致的变化关系,揭示了它们具有相同的施主起源,并表现出典型的束缚激子特性。但单一的施主或受主均无法形成如此深能级的发光现象,考虑到与Y发光峰的相关性以及随温度增加向带边到A0受主的复合（eA0）的转变特征,该发光峰被认定应该与施主受主复合缺陷（DAX）有关的束缚激子的发光。除上述指认的间隙锌团簇作为三种不同能级的施主外,本征缺陷Zn空位团簇应该是可能的较浅受主A0的来源。而位于3.22eV附近的三个发光峰处于通常的施主受主对（DAP）复合的发光区间,温度依赖关系和变功率PL谱测量均显示该系列发光峰具有DAP的变化特征以及随温度增加向附近带边到A1受主的复合（eA1）的转变趋势,该发光峰的能量间隔与强度温度变化关系均表现出与上述Y发光峰类似的变化规律,表明其施主应该与Y发光峰和DAX的相一致,但其A1受主的能级较深,可能与单个锌空位或某种锌空位复合体上的复合行为相关。
李晋平[10]（2017）在《大失配InGaAs异质结的MOCVD生长与材料特性研究》文中进行了进一步梳理In GaAs是1-3μm近红外波段重要的探测材料。高In组分的InxGa1-xAs（x>0.53）由于没有同质衬底,在生长中则会出现晶格失配,使外延层质量变差。晶格失配一直是半导体材料异质外延中存在的主要问题,缓冲层是一种很有效的方法,它释放了异质结中的失配应力。各类缓冲层的应用在很大程度上解决了一些异质外延中的晶格失配问题,获得了良好晶体质量的外延层材料。尽管缓冲层已经被研究和使用了很长时间,但是目前仍然没有一个完整的关于缓冲层作用机理或模型被提出,理论的缺失使我们无法进一步深入、有目的地去优化和设计缓冲层结构,无法对材料的异质外延生长作出更有效的改进。本论文针对高In组分InGaAs材料外延中存在的晶格失配问题,采用两步生长法,引入低温缓冲层,在Ga As衬底上成功生长了良好晶体质量的In0.78Ga0.22As外延层,并对低温缓冲层以及界面位错作了深入的分析和研究,取得了以下主要研究成果:1、采用两步生长法,利用MOCVD技术在GaAs衬底上生长了高In组分的In0.78Ga0.22As外延层,实验结果表明,低温缓冲层可以有效解决晶格失配,而且,不同厚度下,低温缓冲层对失配应力释放的程度也存在差异:适当厚度的低温缓冲层可以有效解决晶格失配,使失配应力得到很好的释放,从而带来具有良好晶体质量的外延层;除此之外,适当厚度的低温缓冲层也可以有效抑制和减少位错,从而降低外延层的位错密度。多种研究和表征手段表明,适当厚度的低温缓冲层是解决晶格失配、有效释放应力以及获得良好外延层晶体质量的关键。2、利用高分辨TEM对In0.78Ga0.22As/GaAs失配异质结作了深入的研究和分析。从低温下缓冲层的岛状生长入手,以厚度为变化,研究了界面位错与缓冲层厚度、失配应力释放的关系,并提出了低温缓冲层降低位错密度的作用机理。我们认为:不同厚度低温缓冲层下不同的应力释放程度要直接归因于In0.78Ga0.22As/GaAs失配异质结界面位错的类型和排布,周期性极好的90°位错排列对于失配应力释放是最为有效的。低温缓冲层岛状生长中每个阶段小岛之间闭合掩埋的状态直接决定了失配应力的释放,位错行为的变化带来应力释放的变化。低温缓冲层以及界面位错的机理分析与研究给予了我们优化和控制缓冲层的大概方向和思路,从而达到对异质结中失配应力的调控,实现高质量In GaAs失配材料的外延生长。3、使用XPS和UPS对In0.82Ga0.18As/InP失配异质结的界面带阶结构排布进行了测定,得到其价带带阶为0.413 eV,由此推出其导带带阶为0.457 eV,并分别从实验和理论方面验证了该结果的准确性。最终得出In0.82Ga0.18As/InP异质结界面表现出一个type-I型straddling带阶结构。In0.82Ga0.18As/InP异质结带阶结构的确认具有重要意义,能带调控给予了我们控制载流子输运过程的可能性,从而为实现异质结器件结构及功能的多样化和创新奠定了理论基础。
二、用激光喇曼光谱测量GaAs及Ga_(1-x)Al_x As/GaAs异质结的有关参数（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、用激光喇曼光谱测量GaAs及Ga_(1-x)Al_x As/GaAs异质结的有关参数（论文提纲范文）
（1）基于表面隔离沟槽结构的近红外可调谐分布反馈半导体激光器（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 半导体激光器研究进展 |
| 1.1.1 高功率半导体激光器 |
| 1.1.2 高效率半导体激光器 |
| 1.1.3 窄线宽半导体激光器 |
| 1.2 可调谐半导体激光器的几种解决方案 |
| 1.2.1 可调谐分布反馈半导体激光器 |
| 1.2.2 可调谐分布布拉格反射镜半导体激光器 |
| 1.2.3 可调谐V型腔半导体激光器 |
| 1.2.4 可调谐面发射垂直腔半导体激光器 |
| 1.2.5 可调谐外腔半导体激光器 |
| 1.2.6 可调谐半导体激光器各方案的讨论 |
| 1.3 近红外可调谐分布反馈半导体激光器的研究进展 |
| 1.3.1 国外研究进展 |
| 1.3.2 国内研究进展 |
| 1.3.3 现有的可调谐分布反馈半导体激光器的挑战 |
| 1.4 本文的研究目的与内容 |
| 第2章 基于表面隔离沟槽结构的分布反馈半导体激光器理论分析 |
| 2.1 半导体激光器基本原理 |
| 2.1.1 能带理论与跃迁辐射 |
| 2.1.2 半导体激光器速率方程 |
| 2.1.3 半导体激光器激射条件 |
| 2.2 半导体激光器特性 |
| 2.2.1 半导体激光器的功率特性 |
| 2.2.2 半导体激光器转化效率 |
| 2.2.3 半导体激光器的波动方程及模式特征 |
| 2.2.4 半导体激光器的线宽特征 |
| 2.3 分布反馈半导体激光器理论模型 |
| 2.3.1 耦合波理论 |
| 2.3.2 散射矩阵与传输矩阵理论 |
| 2.3.3 基于表面隔离沟槽结构的分布反馈半导体激光器理论模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于表面隔离沟槽结构的分布反馈半导体激光器的制备 |
| 3.1 金属有机化学气相沉积外延生长技术 |
| 3.2 介质薄膜生长 |
| 3.3 光刻 |
| 3.4 干法刻蚀 |
| 3.5 磁控溅射制备电极 |
| 3.6 腔面薄膜生长技术 |
| 3.7 基于表面隔离沟槽结构的分布反馈半导体激光器的制备 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 780nm基于表面隔离沟槽结构可调谐分布反馈半导体激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 器件的设计与制备 |
| 4.2.1 器件设计 |
| 4.2.2 器件制备 |
| 4.3 测试结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 905nm基于表面隔离沟槽结构可调谐分布反馈半导体激光器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 905nm可调谐分布反馈半导体激光器单管 |
| 5.2.1 器件结构与设计 |
| 5.2.2 制备流程 |
| 5.2.3 测试结果与分析 |
| 5.3 905nm基于表面隔离沟槽结构的可调谐分布反馈激光列阵 |
| 5.3.1 引言 |
| 5.3.2 器件结构与制备过程 |
| 5.3.3 测试结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 选题意义 |
| 6.2 结论 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）电注入AlGaAs/GaAs NEA阴极的机理与制备工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 本文研究背景 |
| 1.2 电子源阴极简介 |
| 1.2.1 热阴极 |
| 1.2.2 场致发射阴极 |
| 1.2.3 光电发射阴极 |
| 1.3 本文研究意义 |
| 1.4 本论文主要章节安排 |
| 2 电注入AlGaAs/GaAs NEA阴极工作机理与结构设计 |
| 2.1 电注入AlGaAs/GaAs NEA阴极理论基础 |
| 2.1.1 NEA GaAs光阴极 |
| 2.1.2 电注入AlGaAs/GaAs NEA阴极理论模型 |
| 2.2 电注入AlGaAs/GaAs NEA阴极器件结构 |
| 2.2.1 器件结构 |
| 2.2.2 发射层微米阵列的制备方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 电注入AlGaAs/GaAs阴极材料制备工艺 |
| 3.1 电注入AlGaAs/GaAs阴极材料的制备 |
| 3.1.1 电注入AlGaAs/GaAs阴极材料的制备工艺流程 |
| 3.1.2 光刻版的设计 |
| 3.2 绝缘层的制备 |
| 3.2.1 SiO_2 薄膜的生长方法 |
| 3.2.2 SiO_2 薄膜的沉积 |
| 3.2.3 光刻曝光 |
| 3.2.4 SiO_2 薄膜的刻蚀 |
| 3.3 发射层微米阵列的制备工艺研究 |
| 3.3.1 发射层微米阵列的制备 |
| 3.3.2 不同ICP刻蚀掩膜层分析 |
| 3.3.3 不同刻蚀工艺对发射层阵列形貌影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 电子注入层电极的制备工艺 |
| 4.1 电子注入层电极的制备原理与方法 |
| 4.1.1 实验原理 |
| 4.1.2 套刻光刻胶的选择 |
| 4.1.3 金属沉积 |
| 4.1.4 沉积金属材料 |
| 4.2 电子注入层Ag和 Ti基电极的制备工艺 |
| 4.2.1 形成阵列保护层 |
| 4.2.2 Ag和 Ti/Pt/Au的沉积 |
| 4.2.3 剥离 |
| 4.2.4 高温处理 |
| 4.3 电极材料的选择分析 |
| 4.3.1 高温热净化过程模拟 |
| 4.3.2 元素深度分布分析 |
| 4.3.3 Ti基电极的热稳定性测试 |
| 4.4 电子发射特性模拟测试 |
| 4.4.1 电子发射特性的模拟测试原理 |
| 4.4.2 模拟测试结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 电注入AlGaAs/GaAs NEA阴极制备工艺 |
| 5.1 实验设备 |
| 5.1.1 超高真空激活系统 |
| 5.1.2 电子注入测试装置 |
| 5.2 电注入AlGaAs/GaAs NEA阴极的制备 |
| 5.2.1 热净化处理 |
| 5.2.2 阴极的Cs-F激活 |
| 5.2.3 电注入AlGaAs/GaAs NEA阴极的电子发射性能测试 |
| 5.2.4 测试结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间的主要科研成果 |
（3）法布里—珀罗（FP）微腔及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 激光的发展和非线性光学的应用 |
| 1.2 法布里-珀罗光学微腔和自注入锁定 |
| 1.3 腔相位匹配方面的研究现状 |
| 1.4 窄带双光子方面的研究进展 |
| 1.5 PT对称及研究现状概述 |
| 1.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第二章 基于高精细度的单频半导体激光器的自注入锁定实验研究 |
| 2.1 研究背景和自注入锁定的实验原理与应用 |
| 2.2 法布里-珀罗微腔的制备 |
| 2.3 实验设计与结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于腔相位匹配的三共振片上光参量振荡器的实验原理和方法 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 三共振片上SOPO的实验设计和研究制备 |
| 3.3 三共振SOPO的实验研究和结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于腔相位匹配的窄带光子对源的实验研究 |
| 4.1 腔相位匹配自发参量下转换过程产生单纵模窄带光子对的理论推导及其关联特性 |
| 4.2 非简并窄带双光子对 |
| 4.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 一维宇称时间对称光学晶格中的光场定域化导引 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 理论计算方法 |
| 5.3 PT对称线性-非线性混合调制介质的理论模型与公式 |
| 5.4 数值模拟和结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 博士期间已发表和待发表的论文 |
| 致谢 |
（4）准一维结构光电探测机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 低维的兴起 |
| 1.2 低维与光电 |
| 1.2.1 载流子输运本质 |
| 1.2.2 光电流的产生 |
| 1.2.3 探测器的性能参数 |
| 1.2.4 Photogating |
| 1.3 准一维结构探测器研究进展 |
| 1.3.1 半导体纳米线光电探测器概述 |
| 1.3.2 碳纳米管探测器研究进展 |
| 1.4 本文主要工作与章节安排 |
| 第二章 增益型单根半导体纳米线光电探测器 |
| 2.1 铁电极化场调控的单根CdS纳米线紫外探测器 |
| 2.1.1 纳米线生长与铁电侧栅器件制备 |
| 2.1.2 探测器光电性能表征 |
| 2.1.3 单根纳米线的光吸收特性 |
| 2.1.4 光电流增益分析 |
| 2.2 单根p型 SnX(X=Se,S)纳米线探测器 |
| 2.2.1 纳米线生长与器件制备 |
| 2.2.2 探测器光电性能表征 |
| 2.2.3 光电流的产生与增益来源 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于可见光辅助的单根InAs纳米线红外探测器 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.1.1 InAs纳米线光电导研究概述 |
| 3.1.2 负光电导的本质 |
| 3.2 砷化铟纳米线的光电性质 |
| 3.2.1 纳米线的合成与器件制备 |
| 3.2.2 光电响应特性与可见光辅助 |
| 3.3 可见光辅助探测机理研究 |
| 3.3.1 气体分子的影响 |
| 3.3.2 温度的影响 |
| 3.3.3 偏压的选择与光电流的产生 |
| 3.3.4 探测机理小结 |
| 3.4 探测器性能表征 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于单壁碳纳米管薄膜的室温近红外探测器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 碳管中局域光电响应 |
| 4.2.1 SWCNTs的半导体性质 |
| 4.2.2 局域光电流的产生 |
| 4.2.3 单壁碳管/石墨炔复合结构 |
| 4.3 全局光电响应的实现 |
| 4.3.1 基于Pd对称电极的场效应晶体管 |
| 4.3.2 SWCNTs/PbS量子点复合结构 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 附录 |
| 附录A:砷化镉纳米片中的光热电效应 |
| 附录B:基于黑磷的红外探测器性能总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）失配体系外延生长InxGa1-xAs薄膜位错的形成、演化及抑制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 GaAs和InP材料的基本性质 |
| 1.3 In_xGa_(1-x)As材料的应用 |
| 1.4 In_xGa_(1-x)As材料的基本性质 |
| 1.5 In_xGa_(1-x)As半导体材料的制备方法 |
| 1.5.1 分子束外延法 |
| 1.5.2 金属有机化合物化学气相沉积法 |
| 1.6 异质外延生长的晶格失配的研究 |
| 1.7 降低失配位错的主要方法 |
| 1.7.1 单层缓冲层 |
| 1.7.2 组分渐变缓冲层 |
| 1.7.3 超晶格缓冲层 |
| 1.8 研究内容与技术路线 |
| 第2章 样品的制备与表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 本论文中所用到的主要试剂及耗材 |
| 2.3 外延层及缓冲层制备工艺 |
| 2.4 金属In与GaAs界面反应实验 |
| 2.4.1 润湿实验 |
| 2.4.2 In诱导GaAs表面形成In_xGa_(1-x)As缓冲层 |
| 2.5 样品的表征 |
| 2.5.1 双晶XRD技术 |
| 2.5.2 原子力显微镜 |
| 2.5.3 拉曼光谱 |
| 2.5.4 XPS技术 |
| 2.5.5 霍尔效应 |
| 2.5.6 扫描电镜 |
| 2.5.7 透射电镜 |
| 2.5.7.1 离子减薄技术 |
| 2.5.7.2 聚焦离子束减薄技术 |
| 2.6 本论文所用的实验设备(器材)及型号 |
| 第3章 In_xGa_(1-x)As/InP体系异质生长过程中位错的形成及演化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 不同失配度下位错形成及演化 |
| 3.2.1 界面位错的形成 |
| 3.2.2 外延层中位错的演化 |
| 3.2.3 位错对外延层表面的影响 |
| 3.3 相同失配度下位错与表面研究 |
| 3.4 位错形成机理及演化模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 In_(0.82)Ga_(0.18)As/InP异质界面位错抑制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同In组分及超晶格缓冲层对外延层的影响 |
| 4.2.1 表面形貌 |
| 4.2.2 结晶质量与位错密度 |
| 4.2.3 残余应力 |
| 4.2.4 霍尔效应 |
| 4.3 不同缓冲层厚度对外延层的影响 |
| 4.3.1 表面形貌 |
| 4.3.2 结晶质量与残余应力 |
| 4.3.3 位错密度的计算 |
| 4.3.4 霍尔效应 |
| 4.4 缓冲层抑制位错机理的探讨 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 金属In与GaAs衬底的润湿性与界面反应研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 传统座滴法与挤压低落法的比较 |
| 5.3 熔融In与GaAs的润湿性 |
| 5.4 In诱导GaAs界面反应及生成物的研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 GaAs表面In_xGa_(1-x)As缓冲层制备及外延生长研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 In诱导GaAs表面In_xGa_(1-x)As缓冲层形成的研究 |
| 6.3 In诱导形成的缓冲层对外延生长In_xGa_(1-x)As的影响 |
| 6.4 外延层性能分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（6）分子束外延量子点及其作为太阳电池和单光子源的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究历史与现状 |
| 1.3 本文的主要贡献与创新 |
| 1.4 本博士论文的结构 |
| 第二章 液滴外延中间能带太阳电池 |
| 2.1 MBE外延生长技术和机理 |
| 2.1.1 超高真空 |
| 2.1.2 分子束源组件 |
| 2.1.3 四级质谱仪 |
| 2.1.4 高能电子衍射装置 |
| 2.1.5 固态源分子束外延材料生长机理 |
| 2.2 液滴外延量子点的生长机理 |
| 2.3 液滴外延中间能带太阳电池实验方法和结果讨论 |
| 2.3.1 实验方法 |
| 2.3.1.1 材料的生长 |
| 2.3.1.2 测试手段与原理 |
| 2.3.2 结果与讨论 |
| 2.3.3 结论 |
| 第三章 纳米线量子点单光子源 |
| 3.1 VLS模式生长轴向异质结纳米线 |
| 3.1.1 VLS法生长机理 |
| 3.1.2 VLS法生长异质结纳米线量子点 |
| 3.2 单光子源理论基础 |
| 3.2.1 单光子光源的性质 |
| 3.2.2 单光子源的判定标准 |
| 3.2.2.1 二阶自相关函数 |
| 3.2.2.2 不可分辨性 |
| 3.2.2.3 效率 |
| 3.2.2.4 单光子纯度 |
| 3.2.3 光致发光原理 |
| 3.2.4 量子点的物理性质 |
| 3.2.4.1 量子点能级结构 |
| 3.2.4.2 温度与量子点带隙的关系 |
| 3.2.4.3 尺寸对量子点影响 |
| 3.2.4.4 非线性增强效应 |
| 3.2.4.5 载流子弛豫 |
| 3.2.4.6 声子瓶颈效应 |
| 3.2.4.7 电声强耦合 |
| 3.2.5 纳米线量子点 |
| 3.2.5.1 极化的控制 |
| 3.2.5.2 收集效率的提高 |
| 3.2.6 单光子源的应用 |
| 3.2.6.1 量子密码学 |
| 3.2.6.2 微弱吸收的检测 |
| 3.2.6.3 多光子产生 |
| 3.2.6.4 随机数产生器 |
| 3.3 主要测试仪器原理及简介 |
| 3.3.1 SEM测试和CL测试 |
| 3.3.2 TEM测试 |
| 3.3.3 微区PL和HBT |
| 3.4 GaAsP/GaAs纳米线量子点 |
| 3.4.1 实验方法 |
| 3.4.2 结果和讨论 |
| 3.4.3 结论 |
| 第四章 等离激元增强量子点器件的初步研究 |
| 4.1 等离激元增强的光吸收原理 |
| 4.2 壳核结构的等离激元 |
| 4.3 超材料吸收器 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（7）GaAs（Sb,Bi）半导体及其纳米线体系的红外光学和极化特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 本论文的主要内容 |
| 第2章 Ⅲ-V族半导体的基本性质 |
| 2.1 基本能带结构和光学性质 |
| 2.2 光跃迁与光学取向 |
| 2.3 自旋的弛豫 |
| 2.4 声子性质与拉曼散射 |
| 2.5 从3D体材料到1D纳米线 |
| 2.6 半导体纳米线中的光学各向异性 |
| 第3章 光谱测试系统——从实验角度 |
| 3.1 微区拉曼光谱 |
| 3.2 光致发光光谱 |
| 3.3 极化分辨的光致发光光谱/拉曼光谱 |
| 3.4 时间分辨的光致发光测量：单光子计数 |
| 3.5 光调制反射光谱 |
| 第4章 热退火增强GaAsSb半导体中载流子局域与自旋探测效率 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品生长、处理与实验配置 |
| 4.3 热退火处理对GaAsSb样品晶体结构的影响 |
| 4.4 低温光致发光光谱与光调制反射光谱研究GaAsSb中载流子局域 |
| 4.5 快速热退火对GaAsSb中自旋探测效率的影响 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 Bi对GaAs纳米线晶体结构和发光极化特性的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 GaAs(Bi)纳米线的生长、形貌与实验配置 |
| 5.3 Bi掺入对GaAs纳米线结构性质的影响 |
| 5.4 拉曼光谱研究GaAs/GaAsBi纳米线中的声子振动 |
| 5.5 Bi元素掺入对GaAs纳米发光特性的影响 |
| 5.6 小结 |
| 第6章 全文工作总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）拓扑绝缘体Sb2Te3与半导体异质结的构筑与表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 拓扑绝缘体简介 |
| 1.1.1 拓扑绝缘体的起源和发展 |
| 1.1.2 拓扑绝缘体的结构和性质 |
| 1.2 拓扑绝缘体异质结构 |
| 1.2.1 拓扑绝缘体与超导体异质结 |
| 1.2.2 拓扑绝缘体与铁磁体异质结 |
| 1.2.3 拓扑绝缘体与石墨烯异质结 |
| 1.2.4 拓扑绝缘体与半导体异质结 |
| 1.3 拓扑绝缘体Sb_2Te_3的物理性质 |
| 1.3.1 热电性质 |
| 1.3.2 光电性质 |
| 1.3.3 相变性质 |
| 1.4 仪器设备与表征手段 |
| 1.4.1 分子束外延简介 |
| 1.4.2 拓扑绝缘体的分子束外延生长 |
| 1.4.3 能带偏移测量方法 |
| 1.5 本文选题意义与主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 拓扑绝缘体Sb_2Te_3与IV族半导体Ge异质结的生长与能带偏移表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 异质结生长 |
| 2.2.2 样品的表征 |
| 2.3 结果和讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 拓扑绝缘体Sb_2Te_3与IV族半导体Si异质结的生长及光电行为研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 异质结生长 |
| 3.2.2 样品的表征 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 拓扑绝缘体Sb_2Te_3与II-VI族半导体ZnTe异质结的生长以及ZnTe作为势垒层对光电性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 异质结生长 |
| 4.2.2 样品的表征 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 结论与展望 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）ZnO薄膜生长中氢气的作用与纳米图形化工艺中刻蚀的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 ZnO材料概述 |
| 1.1.1 晶体结构 |
| 1.1.2 光学性质 |
| 1.1.3 ZnO掺杂 |
| 1.2 氧化锌的制备方法 |
| 1.2.1 溶胶凝胶法 |
| 1.2.2 溅射法 |
| 1.2.3 脉冲激光淀积法 |
| 1.2.4 分子束外延法 |
| 1.2.5 金属有机化学气相外延法 |
| 1.3 ZnO薄膜中的H原子与杂质缺陷 |
| 1.3.1 ZnO中的H行为 |
| 1.3.2 ZnO材料中的杂质缺陷 |
| 1.4 论文的主要研究内容和结构 |
| 参考文献 |
| 第二章 ZnO的MOCVD生长、表征手段与微加工处理 |
| 2.1 ZnO材料MOCVD生长的基本原理及MOCVD系统结构 |
| 2.1.1 CVD生长机理 |
| 2.1.2 MOCVD生长系统简介 |
| 2.1.3 反应气源的选择 |
| 2.2 分析和表征手段 |
| 2.2.1 X射线衍射 |
| 2.2.2 原子力显微镜 |
| 2.2.3 光致发光谱 |
| 2.3 微加工工艺介绍 |
| 2.3.1 样品清洗 |
| 2.3.2 等离子体增强化学气相沉积法 |
| 2.3.3 纳米压印 |
| 2.3.4 光刻 |
| 2.3.5 刻蚀 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 不同锌的MO源生长ZnO薄膜中H_2作用的比较研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 本实验的MOCVD生长机理及生长方法 |
| 3.2.1 实验生长机理 |
| 3.2.2 实验方法 |
| 3.3 二乙基锌为锌MO源时,H_2在生长过程中的作用 |
| 3.3.1 X光衍射(ω摇摆曲线) |
| 3.3.2 Raman散射 |
| 3.3.3 光荧光谱 |
| 3.3.4 原子力显微镜的测量 |
| 3.4 二甲基锌为锌MO源时,H_2在生长中的作用 |
| 3.4.1 X光衍射(2theta) |
| 3.4.2 Raman散射 |
| 3.4.3 Hall效应 |
| 3.4.4 光荧光谱 |
| 3.4.5 原子力显微镜的测量 |
| 3.4.6 结果与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 ICP刻蚀导致ZnO表面缺陷形成及相关精细结构发射 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 区域Ⅰ-DA_2P band(3.18eV-3.24eV) |
| 4.3.2 区域Ⅱ-DA_1X band (3.25-3.30eV) |
| 4.3.3 区域Ⅲ-Y band (3.328-3.35eV) |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 硕士期间研究成果 |
| 致谢 |
（10）大失配InGaAs异质结的MOCVD生长与材料特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 红外探测器的发展 |
| 1.2 短波红外探测 |
| 1.3 延伸波长InGaAs材料生长中存在的问题及研究进展 |
| 1.4 半导体材料失配异质结的微观结构研究及其进展 |
| 1.5 本论文的选题依据及研究内容 |
| 第2章 MOCVD外延与表征分析技术 |
| 2.1 In GaAs、GaAs和InP材料的参数 |
| 2.2 MOCVD外延技术 |
| 2.3 In GaAs材料的表征技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 高In组分InGaAs材料的两步生长法制备及其表征 |
| 3.1 GaAs衬底上高In组分InGaAs的两步生长法外延 |
| 3.2 不同厚度低温缓冲层下的失配应力释放研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 低温缓冲层异质结界面位错与应力释放研究 |
| 4.1 异质结界面位错与失配应力的释放 |
| 4.2 低温缓冲层的作用机理 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 高In组分InGaAs异质结能带结构研究 |
| 5.1 In_0.82Ga_0.18As/InP失配异质结带阶结构的XPS测定 |
| 5.2 失配应力对带阶的影响以及带阶的理论探讨 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间学术成果情况 |
| 指导教师及作者简介 |
| 致谢 |
四、用激光喇曼光谱测量GaAs及Ga_(1-x)Al_x As/GaAs异质结的有关参数（论文参考文献）
- [1]基于表面隔离沟槽结构的近红外可调谐分布反馈半导体激光器[D]. 刘夏. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(01)
- [2]电注入AlGaAs/GaAs NEA阴极的机理与制备工艺研究[D]. 张涛. 东华理工大学, 2019(01)
- [3]法布里—珀罗（FP）微腔及其应用[D]. 魏星. 南京大学, 2019(01)
- [4]准一维结构光电探测机理研究[D]. 方河海. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2019(03)
- [5]失配体系外延生长InxGa1-xAs薄膜位错的形成、演化及抑制研究[D]. 赵亮. 吉林大学, 2018(04)
- [6]分子束外延量子点及其作为太阳电池和单光子源的应用[D]. 余鹏. 电子科技大学, 2018(03)
- [7]GaAs（Sb,Bi）半导体及其纳米线体系的红外光学和极化特性研究[D]. 张斌. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2018(05)
- [8]拓扑绝缘体Sb2Te3与半导体异质结的构筑与表征[D]. 郑贝宁. 吉林大学, 2017(09)
- [9]ZnO薄膜生长中氢气的作用与纳米图形化工艺中刻蚀的影响[D]. 毛昊源. 南京大学, 2017(05)
- [10]大失配InGaAs异质结的MOCVD生长与材料特性研究[D]. 李晋平. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 2017(08)