การปลูกและวัดลักษณะสมบัติของอินเดียมอาร์เซไนด์ควอนตัมคอตที่ซ้อนทับกันบนแผ่นฐานลายตาราง

Abstract

นำเสนอการปลูกควอนตัมดอต InAs บนแผ่นฐานลายตาราง InGaAs หนึ่งชั้นและหลายชั้น ด้วยระบบเอพิแทกซีแบบลำโมเลกุล (MBE) ชิ้นงาน as-grown ถูกศึกษาลักษณะด้วยกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) และการทดลองโฟโตลูมิเนสเซนส์ (PL) ที่อุณหภูมิต่ำ ชิ้นงานยังถูกอบแบบ in situ และ ex situ และวัดสมบัติทางแสง ความเข้าใจสัณฐานวิทยาพื้นผิวสามารถใช้อธิบายสมบัติทางแสงได้ นอกจากนั้นควอนตัมดอตที่ซ้อนทับกันหลายขั้นอาจปรับปรุงสมบัติทางแสงเนื่องจากการเพิ่มพาหะในโครงสร้าง หรืออาจขยายช่วงการเปล่งแสงจากการรวมกันของการเปล่งแสงแต่ละช่วง ควอนตัมดอต InAs บนลายตาราง InGaAs แสดงการเปล่งแสงจากหลายค่ายอด ประกอบด้วย 5 สถานะพื้นดังนี้ ควอนตัมดอตในทิศ [1-10] และ [110], WL ทั้งสองตำแหน่ง และลายตาราง หลังจากอบ in situ ด้วยอุณหภูมิ 700°C พบว่าการเปล่งแสงลดลงอย่างรวดเร็วจากลายตารางที่เสื่อมสภาพลง อุณหภูมิดังกล่าวจึงใช้เป็นขีดจำกัดบนของอุณหภูมิสำหรับการปลูกชั้น overlayer การอบ ex sity โดยผ่านไฮโดรเจนที่อุณหภูมิต่ำที่ 350°C ทำให้การเปล่งแสงโดยรวมดีขึ้น โดยเฉพาะ WL ที่พลังงานสูงมีสเปกตรัมการเปล่งแสงแคบลงพร้อมกับเกิด blueshift เนื่องจากพันธะไฮโดรเจนรักษาจุดบกพร่องและปลดปล่อยความเครียดบางส่วน ควอนตัมดอต InAs บนลายตารางสองชั้นถูกปลูกด้วยสัดส่วนโมลของ In ที่ต่างกันในแต่ละขั้นเพื่อศึกษาผลการเปล่งแสงโดย PL ผลการทดลองชี้ให้เห็นว่าชิ้นงานเปล่งแสงจากชั้นบนเท่านั้น ในขณะที่การเปล่งแสงจากชั้นล่าง (ถ้ามี) จะถูกดูดกลืนโดยชั้นลายตารางที่คั่นกลาง การเปล่งแสงจากควอนตัมดอต InAs บนลายตารางหลายชั้นจึงไม่ทำให้ผลการเปล่งแสงดีไปกว่าโครงสร้างควอนตัมดอต InAs บนลายตารางหนึ่งชั้น ในทางตรงกันข้าม โครงสร้างที่เป็นควอนตัมดอตหลายชั้นบนลายตารางโดยมี GaAs บางๆ (20 nm) คั่นกลางระหว่างควอนตัมดอตให้ผลโพลาไรเซชันที่ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม DOP กลับลดลงเมื่อปลูกควอนตัมดอตหลายชั้นเกินไป DOP ที่มากขึ้นเนื่องจากการเปล่งแสงที่ควบคู่กันของควอนตัมดอต ขณะที่การเปล่งแสงที่ลดลงของโครงสร้างที่มีควอนตัมดอตหลายชั้นเกินไปเกิดจากการเสื่อมสภาพของวัสดุ