| 题名 | 光电功能材料的量子态特性研究 |
| 作者 | 王茺 |
| 答辩日期 | 2007-01-05 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 陆卫 |
| 关键词 | 光电功能材料 介电函数 压电调制光谱 光调制光谱 量子态 应变量子阱 Inas/ingaas量子点 光致发光光谱 Ganxas1-x合金薄膜 弧线形效应 锰氧化物p-n结 量子干涉效应 正磁电阻 标度理论 相干长度 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 半导体低维量子结构和稀土掺杂锰氧化物是目前国际上研究最热门的两类光电功能材料。本文在建立基于应力调制的压电调制光谱的基础上，对几种半导体量子结构的量子态和异质结进行了光学性质和能带结构的研究。此外，开展了稀土掺杂锰氧化物p-n异质结光电特性的研究。在这两个方面研究中都取得了一些成果，主要可以概括为以下几个方面： 1. 压电调制光谱的建立：针对半导体量子结构和异质结中普遍存在材料间晶格失配导致的应变现象，为了更好研究这种应变体系下的光学特征，建立了基于应力调制的压电调制光谱，并对其中量子态的光学性质和异质结的能带结构进行了广泛的研究。实验结果表明压电调制光谱具有其他调制光谱的所缺少的特性，主要表现在①不需要在样品上制备电极，无需放置在电解液中测量；②不会引入调制激光产生的强烈荧光背景，不需要使用截止滤光片，理论上可以测量任何波段的光学跃迁结构；③对半导体材料无过多物理参数上的限制，可以测量半导体以外的晶体材料的光学性质；④是一种具有选择性调制的技术，对不同类型的量子态的调制幅度是不相同的；⑤光谱线性为介电函数的一阶微商谱，具有良好的线性分离特性。 2. 半导体量子态的光学性质研究：①通过压电调制光谱和光调制的对比，发现应变InGaAs/GaAs单量子阱的轻、重空穴的跃迁峰强度在两种光谱中具有显著的差异，简单的计算表明这种现象起源于压电调制的选择性调制。另外还发现在压电调制光谱中的所有激子态跃迁峰强度高于光调制谱中的对应峰强度。这主要可以归因于压电陶瓷的应力调制使激子态产生的能带偏移量较大造成的，基于一维有效质量近似模型的计算支持上述的结论。②首先开展了自组织InAs量子点的压电调制光谱研究。在3个生长在量子阱中的InAs/InGaAs 量子点的压电调制光谱中清晰的观察到了来自量子点基态和激发态的光学跃迁，量子点跃迁峰表现出比电场调制谱更好的光谱线形。通过调节生长参数和InGaAs/GaAs阱结构，获得了基态在1.3 μm发光的InAs/InGaAs量子点的生长工艺，且该样品具有较大的量子点尺寸。将量子点尺寸的变化主要归因于过生长过程中InGaAs层的部分In原子迁移并堆积在已生成的量子点上，增大了量子点的尺寸。 3. 新型GaNAs合金薄膜的能带结构研究：利用分子束外延法生长了5个不同N掺杂的GaNAs合金薄膜，对这些样品进行了较为全面的调制光谱研究。首次在调制光谱中观察到来自GaNAs薄膜由于N掺杂导致L6导带4度简并态分裂态的跃迁结构，并为近年来在GaNAs中观察到的三个起源于L导带的新结构提供了室温下的佐证。 4. 锰氧化物p-n结中的量子干涉效应：制作了La0.38Pr0.29Ca0.33MnO3-δ/SrNbTiO3 p-n异质结，对薄膜和衬底材料分别进行了电阻-温度曲线的测量以及载流子浓度的测量。在磁场下的电流-电压实验中发现了结电阻的异常磁电阻效应，在低温下为正磁阻，在高温下为负磁阻。形成这一现象主要的机制是量子干涉效应导致的正磁电阻和磁场抑制自旋无序导致的负磁电阻之间的相互竞争，这两种因素在高、低温下各占主导地位，量子干涉效应的强弱决定了正磁电阻的强弱。随着温度的升高，观察到产生最大正磁电阻的偏压值向高温方向偏移，而且在同等磁场强度下正磁电阻最大值幅度降低。主要从改变偏置电压的角度阐述了对载流子浓度的调制方式，实现了对量子干涉效应强度的调控。在标度理论的框架下，温度的升高导致了具有同相位的载流子浓度降低，以及载流子相关长度的收缩，导致了量子干涉效应的强度减小，从而需要施加更大的偏压来实现最大正磁电阻。 |
| 学科主题 | 红外基础研究 |
| 公开日期 | 2012-08-14 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/4670]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王茺. 光电功能材料的量子态特性研究[D]. 中国科学院研究生院. 2007. |
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