1 中国科学院物理研究所 清洁能源重点实验室，北京 100190
2 中国科学院大学，北京 100049
在最近的实验中，PN结型量子阱结构被观察到反常的载流子输运情况，其相应的物理机制和载流子输运模型被提出。通过系统实验观察到，PN结量子阱结构材料在共振激发模式下，仍可测出开路电压或短路电流。对比开路和短路情况下的光致荧光（PL）光谱，发现短路下PL强度明显降低。这说明短路状态下的光生载流子没有被限制在量子阱内，而是逃逸出结区。这种载流子逃出量子阱的现象却没有在等量偏压下的NN型量子阱结构中发现，说明载流子逃出量子阱并非由传统的热激发或隧穿的作用导致。据此，笔者提出了相应的物理机制和载流子输运模型对此现象进行解释，认为光生载流子能在PN结内建电场的作用下直接逃出量子阱，并且辐射复合发光发生在载流子逃逸过程之后。
探测器 量子阱 载流子输运 photodetector quantum well carrier transport 红外与激光工程
2021, 50(1): 20211007
1 中国科学院物理研究所 北京凝聚态物理国家研究中心 清洁能源重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学 物理学院, 北京 100049
对As2和As4两种不同分子态下利用分子束外延技术(MBE)生长的单层AlGaAs薄膜和GaAs基InGaAs/AlGaAs量子阱红外探测器（QWIP）的性能进行了研究, 发现As2条件下生长的单层AlGaAs材料荧光强度更大、深能级缺陷密度更低; 相对于As4较为复杂的吸附、生长机制引入的缺陷, 在As2条件下生长的InGaAs/AlGaAs QWIP具有更低的暗电流密度、更好的黑体响应、更高的比探测率和更优异的器件均匀性。生长制备的InGaAs/AlGaAs QWIP在60K的工作温度、-2V偏压下, 暗电流密度低至7.8nA/cm2, 光谱响应峰值波长为3.59μm, 4V偏压下峰值探测率达到1.7×1011cm·Hz1/2·W-1。另外, 通过As元素的不同分子态下InGaAs/AlGaAs QWIP光响应谱峰位的移动可以推断出As元素的不同分子态也会影响In的并入速率。
分子束外延 InGaAs/AlGaAs量子阱红外探测器 As元素分子态 暗电流 molecular beam epitaxy InGaAs/AlGaAs quantum well infrared photodetector arsenic molecular state dark current
中国科学院物理研究所, 北京凝聚态国家实验室, 北京新能源材料与器件重点实验室, 清洁能源重点实验室, 北京 100190
近期, 实验发现PN结中局域载流子具有极高提取效率, 并导致吸收系数的大幅度增加.文中报道基于上述现象的新型量子阱带间跃迁红外探测器原型器件的性能.利用含有InGaAs/GaAs多量子阱的PIN二极管, 在无表面减反射膜的实验条件下, 利用仅100 nm的有效吸收厚度, 实现了31%的外量子效率.基于该数值推算得到, 量子阱的光吸收系数达3.7×104 cm-1, 该数值高于传统透射实验测量结果一个数量级.上述实验结果指出, 利用量子阱带间跃迁工作机制, 有望实现新颖的器件结构设计和提高现有器件性能.
铟镓砷/砷化镓 带间跃迁 光子探测器 InGaAs/GaAs interband transition photon detector
1 中国科学院物理研究所 清洁能源重点实验室,北京 100190
2 中国科学院物理研究所 北京凝聚态物理国家实验室,北京新能源材料与器件重点实验室,北京 100190
3 中国空空导弹研究院,河南 洛阳 471009
采用分子束外延方法在GaAs和GaSb衬底上生长了一系列InAsSb薄膜,研究了Sb组分与Sb4束流间关系.实验发现,在分子束外延生长中,相比As原子, Sb原子更易并入晶格中.利用该特性可较好实现InAsSb材料的组分控制.
分子束外延(MBE) 铟砷锑 组分控制 molecular beam epitaxy(MBE) InAsSb composition control
