美國伊利諾伊大學已經實現了硅基的單片磷化銦(InP)量子點(QD)技術,相對于在砷化鎵(GaAs)上生長的結構而言,其光致發光(PL)強度僅降低了一點。該團隊表示有望將InP QD用于微型發光二極管(micro-LED)和激光器。
研究人員使用固體源分子束外延(MBE)生產QD樣品。基板由GaP/Si和4.3μm的GaAsyP1-y逐步梯度緩沖液組成,將GaAs/Si材料切割成較小的塊,以進行QD生長。
將GaAs/Si與比較純的GaAs零件一起加載到MBE設備中。在快速熱退火(RTA)之前,去除表面InP QD和50nm AlGaInP來制備用于PL分析的QD樣品。InP QD PL強度的最佳RTA條件是750°C 5分鐘,其PL強度的維持歸因于相對于螺紋位錯密度的高點密度。
自InP量子點的PL發射相對于整體InP發生了0.4eV藍移。與純GaAs襯底相比,在GaAs/Si上生長時,InGaP QW結構的PL強度降低了9倍。相比之下,InP量子點受GaAs/Si增長的影響相對較小,并且硅基InP QD的集成發射強度比InGaP QW的集成發射強度高8倍。發光譜顯示,GaAs上InGaP-QWs和InP-QDs的基態發射分別為649nm波長(1.91eV)和713nm(1.74eV)。相應的半高全寬(FWHM)為24meV和65meV。
AFM顯示點密度為1.3×1011/cm2,該密度高于以前的報道。高的點密度被視為是硅基QD的發射器進行有效發光和缺陷容忍的必要條件。典型的InAs QD密度約為5x1010/cm2。陰極發光表明穿線位錯密度為3.3x107/cm2,比InP點密度低大約四個數量級。
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