退火后无应变ga1-xinxnyas1-ygaas量子阱的带隙 bandgap energies in strain-free ga1-xinxnyas1-ygaas qws after annealing.pdfVIP

第29卷第1期 半导体学报 V01．29No．1 2008年1月 JOURNAL0FSEMICONDUCTORS Inx 退火后无应变Gal一xNy 文于华 唐吉玉+ 赵传阵 吴靓臻 孔蕴婷 汤莉莉 刘 超 吴利锋 李顺方 陈俊芳 (华南师范大学物理与电信工程学院，广州 510006) 摘要：针对快速热退火引起的N最近邻原子环境的变化，建立了热平衡态下Ga·…In N，As·一，合金中各二元化合键的统 带隙进行了计算．最后，利用讨论BAC模型中电子波函数边界条件的方法，计算了无应变Ga·…InN，As·一，／GaAs量子阱 的带隙． 关键词：GaInNAs，／GaAs；量子阱；带隙；退火 PACC：7280E；6155H；6170A 中图分类号：TN248 文献标识码：A 文章编号：0253—4177(2008)01—0105—05 键的分布是不确切的．考虑样品在一定的退火温度丁 1 引言 下完全退火后，各二元化合键存在稳定的统计分布．它 近年来，由于Ga。一，In。N。Asl一。四元合金在长波长 短程有序(short order)参数亭来描述[7] 垂直腔面发射激光器(VCSEL)制作上的潜在应用，引 range 起了人们的广泛关注[1]．然而，N与As原子在尺寸和负 ∈=n【。一N／M—xI。YN (1) 电性上的显著差异，使得Ga。一，In。N，As。一，的能带结构式中 与传统Ⅲ．V族半导体相比有很大的不同．Shah等 合键的比例为 人[2’31的研究发现，直接生长(as．grown)的材料在基本 带隙之上，还存在另一个光跃迁带(E+)．为了解释这一 In——N：xy+￡ (2) 现象，他们提出了二能级反交叉(BAC)模型，大大简化 Ga—N：Y(1一x)一S (3) 了体材料带隙的计算．但是，该经验模型中N能级EN In——As：x(1一y)一￡ (4) (5) 和耦合常数CMN的选取，在不同的生长条件下有着明显 Ga——As：(1一X)(1一y)+e mol 差异．Klar等人L41在研究退火导致的蓝移时发现，N最取Mo 最近邻原子团簇，以N—InoGa4，N—Inl 近邻In原子环境从0到4变化的过程，会引起5种不 同的离散带隙；退火使得In—N键数目大大增加，从而 In2Ga2，N—In3Gal和N—In4Gao5种形式均匀分布在 造成了N能级的升高，相应地导带边能量也随之升高． 最近的一些光谱研究证实，当退火时间足够长时，蓝移 别对应In原子数)．那么 将达到饱和[5’6]．所以，BAC模型中参数选取的差异，可 ko+kl+k2+忌3+k4=Mo(6) Y k1+2k2+3k3+4k (7) 归结