快速热退火对带有InGaAs盖层的InAsGaAs量子点发光特性的影响.pdfVIP

2000年10月 ·广西。北海 第七届全国固休薄腆学术嘴找义 快速热退火对带有InGaA。盖层的工nAs/GaAs 量子点发光恃性的影响 张金福，刘会云，许波，丁鼎，梁基本，王占国 中国科学院半导体所材料开发实验室 我们系统地研究了快速热退火对带有3纳米工nGa,_,As(x=0,0.1,0.2)盖层的3纳米 高的工nAs/GaAs量子点发光特性的影响。随着退火温度从650℃上升到850`C,量子点发光 峰位的蓝移趋势是相似的。但是，量子点发光峰的半高宽随退火温度的变化趋势明显依赖 于工nGaAs盖层的组分。我们的实验结果表明工n-Ga在界面的横向扩散在量子点退火过程中 起了重要的作用。另外，我们在较高的退火温度观测到了工nGaA。的发光峰。 关键词:工nAs/Gags量子点，InGaAs盖层。快速热退火 PAnq_81_15.Hi.81_40.Gh 78.55.Cr,81.05.Ea. 近来，快速热退火被看一种重要的方法来调整自组织量子点的光学性质，以用来制备 半导体激光器或探测器。卜，快速热退火对t子点结构和发光的影响已经被广泛的研究。实 验结果表明退火导致量子点的发光峰半宽变窄，一‘蜂‘位红移。”一和子带能隙变小 一‘“。虽然 这些实验现象可以被筒单的解释为工n-Ga在InAs童子点与GaAs能垒界面的扩散，可是人 们对量子点退火机理的理解是有限的。特别是关于横向扩散对量子点光学特性的影响至今 还没有报道。 我们在本文中提出了一种量子点结构来 InAsCIDs 研究横向扩散的作用。我们制备3纳米 高的量子点，并盖了 3纳米厚的 In.Ga,-.几日 InGa,_As(x=0,0.1,0.2)盖层。原子 力显徽镜洲试表明样品表面变的比较平 整，如图一所示。工“由于 工nGaAs的厚 度等于RIM量子点的高度，横向扩散 FIG.1.Schematicpictureofthe3-nm-hei叻t 在退火的过程中将受到抑制。 然而 InAsODsamplecovered 卜3-nm-thick 工nGaAs盖层对垂直方向妇撇的影响是徽 InGaAsovergrowthlayer 小的。我们的实脸结果表明横向扩散对 量子点峰宽的影响是十分明显的，而对 图1样品结构示意图。 峰位移动的影响比较微小。 本文所用的样品是在固源分子束外延 (Riber32P)中制备的，生长在GaAs(100) 趁底上。样品结构是500纳米GaAs缓冲层，2。单原子层的工nA。量子点层。3纳米的工,,.Gal-.As (x=0,0.1,0.2)盖层和10。纳米的GaAs帽层。为了进行快速退火研究，样品表面渡了100 纳米的Si0,,快速退火的温度从650℃到8500C然后将样品浸泡在HF酸中除去SiO2，进 行光学侧量。 2以刀年01月 ·广西 ·北海 第七届全国固体薄腆学术会议 图2示带有工气:Ga。声盖层的工Ans 量子点在不同退火温度的低温(77K)光致发光谱。 我们观测到快速退火引起了峰位蓝移了14Omev，和半高宽从35耐 减小到17meV在85。℃ 退火。相似的实验现象在以前的工An。/GaAS量子点退火的研究中已被观侧到。在图2中观 侧到的有意思的现象是一个低能峰出现在 75。℃退火的发光谱。另外，进一步提高退火温 度导致该峰的峰位红移。由于工n户旧/G叔妞量子点的浸润层发光峰位在 1.朽ve，，这低能蜂 不能归属于浸润层发光。我们认为这发光峰应该归月于几‘创场盖层的发光。在役退火的样 品种，工nG田铸的能隙大于工nAs量子点的能隙。因此，工GnAa。的发光峰不能被观测到。快 速退火将引起量子点的发光峰位较强的蓝移。可是，快速退火对量子阱发光特性的影响是 微弱的，只有在退火温度较高时，发光峰位的蓝移才能被观测到。2·日所以，在退火温度 为705℃时，工An:量子点的能带宽度可能变得比功Ga户￡的大，从而