可用于器件的侧墙GaAs量子线列阵结构.pdfVIP

　第 20 卷第 4 期　　　　　　　　半　导　体　学　报　　　　　　　　 . 20, . 4　 V o l N o 　1999 年 4 月　　　　　　 　　　　　　 . , 1999　 CH IN ESE JOU RNAL O F SEM ICONDU CTOR S A p r 可用于器件的侧墙 GaA s 量子线列阵结构 牛智川　周增圻　潘　钟　吴荣汉 ( 中国科学院半导体研究所　国家光电子工艺中心　北京　100083) R. N oetzel, K. P loog ( 固体电子学研究所　德国柏林　10117) Paul D rude 摘要　 本文介绍了一种可以实用的侧墙式 GaA s 量子线及其列阵结构. 沿〔011 〕方向腐蚀条 ( ) 形的 311 A 衬底上, 分子束外延生长的各向异性导致了侧墙量子线结构的形成. 用光栅刻蚀 方法, 制备了横向周期为 1m 、纵向三层叠加的三维侧墙量子线列阵. 阴极荧光谱研究表明: 在 5K 下, 发光主要来自量子线区域, 在两侧的量子阱区域只有很弱的发光峰; 认为低温下载流子 主要束缚在量子线区域, 在量子阱区域也有少量载流子被外延层涨落产生的局域态所束缚. 随 温度升高到 85K 以上直至室温下, 只能观察到来自量子线区域的发光峰. 这是由于束缚在量 子阱局域态中的载流子大部分由于热激发而弛豫至量子线区域, 参与量子线的发光. 这种量子 线列阵横向限制能量达到了 220 , 表明该量子线列阵结构可以用于制备发光等实用器件. m eV : 7340 , 8115 , 7855 PACC L G 1　引言 随着低维结构制备和物理特性研究的深入, 人们已经观察到, 由于载流子的实空间扩散 长度小于微米量级, 横向周期小于微米量级的高密度量子线列阵结构表现出不同于单量子 线结构的物理特性. 最具特点的是, 这种列阵结构中, 参与发光等物理过程的载流子总是被 量子线区域俘获, 从而使得发光等特性主要集中在量子线区域, 这正是实现低维结构的实用 化所希望的. 为了进一步增加有源区体积, 除了要有一定的横向密度外, 在保证量子线具有 足够的均匀性条件下, 还应该在生长方向上实现多层可重复性叠加, 即实现三维方向的列阵 结构. 这就对低维结构的制备方法提出了很高的要求. V 形和脊形量子线是目前研究较为深 入和比较成功的一种结构[ 1～ 3 ] , 目前尝试制备了V 形量子线分布反馈激光器[ 4, 5 ] , 但当增加 　 本文的工作得到国家自然科学基金委的资助, 项目编号: 收到,定稿 310 　　　　　　　　　　　　　　　半　导　体　学　报　 20 卷 横向密度和纵向层数时, 由于选择生长特性的受到抑制, 在垂直方向的重复性生长有很大的 不均匀性. 特别是沿线方向非常不平整, 而其侧向量子阱构成的横向限制能量也局限在几十 m eV 范围. [ 6, 7 ] 最近, 我们实现了一种在 GaA s 腐蚀图形衬底上生长侧墙量子线结构的独特方法