【摘 要】
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2-3μm半导体激光器在气体检测、医学诊断、分子光谱学和空间点对点通讯等方面都吸引着人们越来越多的关注.该波段激光器的材料体系主要包括GaSb基和InP基两种.相比于锑化物材料体系,InP基材料体系在材料生长和器件工艺上都比较成熟,并且在光通信领域得到了广泛使用.通过改变材料的组分、控制适当的应变和采用异变缓冲层等方法，可以将激光器的波长进一步延长至2-3μm短波红外波段。但是由此可能导致量子阱中
【机 构】
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中国科学院上海微系统与信息技术研究所 信息功能材料国家重点实验室,上海 200050
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2-3μm半导体激光器在气体检测、医学诊断、分子光谱学和空间点对点通讯等方面都吸引着人们越来越多的关注.该波段激光器的材料体系主要包括GaSb基和InP基两种.相比于锑化物材料体系,InP基材料体系在材料生长和器件工艺上都比较成熟,并且在光通信领域得到了广泛使用.通过改变材料的组分、控制适当的应变和采用异变缓冲层等方法，可以将激光器的波长进一步延长至2-3μm短波红外波段。但是由此可能导致量子阱中较多的材料缺陷和较差的晶体质量。在材料的生长过程中引入表面剂是提升III-V族半导体晶体和界面质量的有效方法之一。目前已经有很多使用表面剂降低表面粗糙度、提升异质结界面和提高光致发光（PL）谱强度的报道。相比于其他表面剂元素，如Te、Sb等，Bi在InGaAs/InP材料体系分子束外延（MBE）正常生长温度下是很难进入到InGaAs薄膜中的，这对于作为有效表面剂来说是至关重要的。通过气态源分子束外延（GSMBE）生长方法，在InP基赝配InAs/In0.53Ga0.47As激光器的量子阱生长过程中采用Bi表面剂，并将未采用Bi表面剂的样品作为参考，发现Bi表面剂改善了有源区的材料质量，从而有助于提升量子阱激光器的性能。
其他文献
量鉴于未来对量子系统集成及大面积拓展的需求,由外延方式生长的量子点成为一个富有潜力的选项.然而,传统的自聚型量子点有无序分布的先天特性,使得其对称性和位置均不可控,这大大地增加了后续系统集成的困难度.此型量子点一般是在(100)晶向的衬底上外延生长,由于对称性较低而造成较大的精细结构劈裂.这将不利于产生高保真度的偏振纠缠光子对,进而无法为基于纠缠的量子信息处理使用.本报告中，选择采用金字塔型的量子
双层耦合InAs量子点的发光波长在低温下可拓展至光通信波段,可应用于光纤量子通信及光纤量子密钥传输等重要领域3-5.通过分子束外延(MBE）梯度生长方法获得的低密度耦合点,已经被证实可以作为单光子源使用6.本文报道通过将双层量子点与微柱微腔(～3μm）耦合的方法,利用Purcell效应在通信波段获得了高计数的单光子发射.利用InGaAs单光子探测器,单光子计数达到62KHz.
以SK(Stranski-Krastanov）模式生长的低密度GaAs基量子点(InAs/GaAs或GaAs/AlGaAs）,由于可在类二能级体系中周期性地光泵浦或电注入电子、空穴,在低温下具有类原子光谱而用以制备单光子源.它具有高的振子强度,窄的谱线宽度,波长可调谐,且容易集成等优势,从而成为固态量子物理和量子信息器件领域研究的热点.目前，实现高效量子点量子光源面临的挑战性问题是单量子点的可控制
铁磁半导体作为既能够利用磁矩来进行信息存储,也能够利用电荷运动进行信息处理的特殊材料,一直是半导体领域的一个研究热点.对铁磁半导体的研究,涉及多种半导体材料,包括IV族材料,Ⅲ-Ⅵ族材料,Ⅱ-Ⅶ族材料等.相比之下,IV族铁磁半导体材料有着独特的优势:与硅基集成电路有着良好的的兼容性;其有着潜在的高居里温度.为了解决上述难点，我们系统的进行了分子束外延制备MnGe 纳米结构研究。从零维量子点，到一维
本文介绍了基于4.3μm量子级联激光器的二氧化碳同位素检测系统.该系统采用直接吸收法,通过锯齿波电流扫描的方式实现激光器的波长调谐,并结合HITRAN数据库对吸收曲线进行分析,反演出样本气体中二氧化碳同位素的浓度以及比例.利用14cm光程的气体吸收池对人体呼吸气体中的二氧化碳同位素(13C16O2与12C16O2)进行分析并计算δ13C,获得了6.8‰的测试精度.通过更换光程更长的多次反射吸收池,
新型IV族半导体材料GeSn合金由于其带隙可连续变化,并可制作为与互补金属氧化物半导体CMOS工艺相匹配的硅基激光器,对其的研究在近几年来日趋火热.GeSn合金能带结构在Sn组分大于～6.5％-11％能够转变为直接带隙.然而,GeSn材料的晶格常数大于Ge材料,因此在Ge衬底上生长的GeSn材料一般都存在较高的压应变,压应变的存在会阻碍其能带的转变,难以形成直接带隙.
GeSn合金材料作为一种新型的Ⅳ族半导体材料,其能带结构能在Sn组分大于～6.5％-11％转变为直接带隙,从而有望实现与现有CMOS工艺兼容的Si基Ⅳ族发光材料和器件.然而,由于Ge与α-Sn之间的晶格失配有15％,这使得Ge上面外延的高Sn组分的GeSn存在较高的压应变,不利于其转变为直接带隙.而纳米结构由于其较高的表面体积比可通过弹性形变的方式有效释放应变.
锗与硅材料一样,也是间接带隙半导体,体锗材料仍然不能作为好的发光材料使用.而在量子结构中的量子限制效应可以有效展宽电子和空穴的波函数,显著增加电子和空穴的复合发光几率.锗自组装量子点通过MBE(分子束外延）技术在硅衬底上生长得到,图1为通过MBE得到的锗自组装量子点的AFM(原子力显微镜）照片.锗自组装量子点材料发光处在1.3～1.6μm的波长范围内，这个波段正好是在光纤通信系统中使用的波段，同时
Quantum dot(QD) growth usually requires large lattice mismatch in the mode of the Stranski-Krastanov growth [1,2],which makes InPBi QDs difficult to be grown on InP by regular methods.However,with dro
硅基光电集成是解决硅芯片上互连速度瓶颈,延续摩尔定律的可选方案之一,但是由于硅、锗都是间接带隙半导体,高效硅基光源的获取成为一个技术难点.Ⅲ-Ⅴ族半导体大多是直接带隙材料,具有优良的发光特性,因而Ⅲ-Ⅴ族与Si的光电集成成为人们关注的热点.在Si上直接外延生长Ⅲ-Ⅴ族半导体材料经常会遇到大晶格失配、界面极性差异和热膨胀系数差异等问题,难以避免地产生大量失配位错、反相畴错等缺陷,严重影响了材料质量和