量子阱红外探测器响应峰值波长的Raman测量.pdfVIP

量子阱红外探测器响应峰值波长的Raman测量 程兴奎。连洁2王青圃’周均铭3黄绮’ 闫循领 0100) (1．山东大学物理与微电子学院济南25 (2．山东大学信息与工程学院 济南 250100) (3．中国科学院物理所 北京 100050) (4．山东聊城大学物理系 聊城 252059) 摘要：本文报导用Raman散射，可迅速预测出给定多量子阱超晶格结构材料可制出的红外探测 器响应峰值波长．它既不需要实际制出量子阱红外探测器，也不需要对多量子阱结构材料进行抛光 处理，方法简便，结果可靠． 关键词：量子阱红外探测器；响应峰值波长；Raman散射测量 1引亩 鲑子阱红外探测器的研究近十多年来取得了迅速的发展，现在己由分立器件发展到二二维焦平面 阵列，并获得了应用． 量子阱红外探测器的响应峰值波长是器件设计中应首先考虑的一个重要参数。理论设计指出： 量子阱红外探测器响应波长取决于量子阱材料结构参数．按设计要求生长出的多量子阱材料是否能 制出预计响应波长的红外探测器，通常需要用该材料制出器件，然后进行测量，根据测量结果最终 检验是否与理论设计一致。而器件制各需要采用有关器件工艺，经过～定时间，才能完成，这样既 消耗原材料，义浪费时间，极不经济实用。用红外吸收测量可判断响应峰波长，但也需要对材料样 品的侧面进行抛光处理形成与表面为45度的斜角，这仍然是相当麻烦。因此，对MBE或MOCVD生 长出的多城于阱结构材料，如何迅速预测出由该材料制备红外探测器的响应峰值波长是一个值得研 究的重要课题。本文报导用Raman散射测量的方法，既不需要制出量子阱红外探测器，也不需要对 多量子阱结构材料进行抛光处理，却能迅速预测用某种多量子阱材料可制出的红外探铡器的响应峰 值波长。方法简便，节省时间．这在量子阱红外探测器件设计及多量子阱结构材料生长中可发挥重 要作用。 2样品制备与测量结果 _【{JMBE设备在半绝缘GaAs衬底(001)晶面上生长厚lum掺Si(-2X10”cm4)的GaAs底 层，然后生长GaAs／AIo 101Scm4) 的项层GaAs。 将被测样品切割成矩形。入射激光聚焦成直径为l啪的光束．从样品侧面沿着与量子阱 层面平行方向照射，在室温度‘F采用背散射(即散射角1800)测量了样品的拉曼散射谱。入 射激光波长A=780nm。其测量获得的拉曼散射诺示于图I，从拉曼散射谱中观察到几个散射峰． cm～． 其中一个强峰的拉曼频移为△玩=1171．2 3理论分析 蟮子阱中电子的基态能级可用F式计算 毛2呼i缶)2 n’ 撕c2丽2h以2矗^2毒， L，=48Ao，代入式(I)计算得： 岛=78meV 理论计算指出：该量子阱结构参数的阱口处，即势垒顶附近存在第一激发态E。，而x--0．28时，阱 量为： AE=砺一岛=227--78=149meV 这一能量就是用该结构的材料制出红外探测器的光响应峰值波长对应的能量。 实验测得拉曼频移△~l=1171．2∞一．据此，可以算得引起此种散射的激元的能量为 hc△玩=145meV． 显然，这个强散射峰就是量子阱中基态电子向第一激发态要钱引起的，且实验测量结果与理论 计算结果相当一致。 图1GaAs／A1GaAs多量子阱结构的Rajah散射谱图2量子阱中的电子跃迁 4结论 对多量子阱结构材料样品，从侧面沿着与量子阱层面平行方向用入射光照射，在室温度 F采_I}j背散射(即散射角1800)测量出样品的拉曼散射谱，并观察到一个强散射峰。根据散 射峰的频移计算出了引起该散射的散射激元的能量．此能量值近似等于量子阱中基态电子跃 迁到第一激发态所需的能量，即与由该材料制备的红外探测器响应峰值波长相对应。因此， 对给定