资源描述：
《量子限制效应对_掺杂GaAs_AlAs多量子阱中铍受主态寿命的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第58卷第9期2009年9月物 理 学 报Vol.58,No.9,September,2009100023290P2009P58(09)P6471206ACTAPHYSICASINICAn2009Chin.Phys.Soc.量子限制效应对δ掺杂GaAsPAlAs多量子阱中3铍受主态寿命的影响•宋迎新 郑卫民 刘 静 初宁宁 李素梅(山东大学威海分校空间科学与物理学院,威海 264209)(2008年12月4日收到;2009年2月13日收到修改稿) 采用远红外时间分辨光谱,研究了量子限制效应对δ掺杂在GaAsPAlAs多量子阱中铍(Be)受主态寿命的影响.在低温下的远红外吸收谱中,清楚地观察
2、到了三条主要吸收线,它们分别来源于铍受主从基态到它的三个奇宇称激发态的跃迁.实验结果表明:随着量子限制效应的增强,受主激发态寿命而减少,实验测得体材料中Be受主2p激发态的寿命是350ps,而阱宽10nm的多量子阱中的寿命是55ps.量子限制效应对布里渊区折叠声学声子模的影响增强了受主带内空穴与声学声子相互作用,从而加快了受主带内空穴的弛豫过程.关键词:量子限制效应,受主态寿命,时间分辨光谱,δ掺杂PACC:7320D,7220J,7847,7155子阱中掺杂杂质的选取,从原理上讲施主、受主都可11引言以,但在实际器件应用中,具有较大束缚能的受主成为最有吸引力的选择,它的能级跃迁能量相对于施
3、量子限制的浅杂质原子能级间隔一般在几个主有一个较宽的调节范围,可以调到小于LO声子meV到几十个meV间,正处于当今人们感兴趣的传能量,这样可显著地减少非辐射损失.在GaAs中,Be12统电子技术和光学电子技术桥接的太赫兹(10Hz)原子是光电子器件中常用的掺杂受主,因为它在扩频率范围(1—10THz或300—30μm).由于太赫兹的散方面具有相对稳定性.频率很高,所以其空间分辨率很高;又由于脉冲很短对杂质受主的电子结构和能级间的跃迁人们在[6—9](飞秒级),太赫兹也具有很高的时间分辨率.太赫兹理论和实验上都进行了大量的研究,然而,对它成像技术及太赫兹波谱技术构成了太赫兹应用的两的动力学性
4、质却研究甚少.对于以杂质态之间跃个主要关键技术.另一方面,太赫兹的能量很小,不迁为基础的任何量子发光器件或激光器,杂质激会对物体产生破坏作用,所以与X射线相比,它又发态寿命都是一个重要的参数,它对远红外探测[1]有很大的优势.但长期以来由于缺乏有效的太赫器和Teraherz固体激光器技术的研发有着重要[10—12]兹辐射产生和检测方法,导致太赫兹波段的电磁波作用.未得到充分的研究和应用.量子限制浅杂质原子带在多量子阱或超晶格结构中,在样品的生长方间跃迁所展示的物理现象使其在光电子领域具有广向上由于人工周期性的存在,破坏了晶格的平移对泛的应用前景,例如,远红外探测器、太赫兹固体激称性,导致了布
5、里渊区的折叠,从而产生了一些新的[2—5][13—16]光器,超快电子器件等.把杂质原子掺杂到声子模和声子谱中的新间隔.在对GaAsPAlAsGaAsPAlAs量子阱中,通过调节量子阱对杂质的量子超晶格的Raman散射研究中,Barker等人报道了折限制效应,可以人为地操纵杂质原子能级的结构,包叠布里渊区的声学声子通常与光子或载流子易发生[17,18][19]括控制能级间隔和调整能级的排序,例如,可使杂质相互作用.Zucker等人也报道了在GaAs量子原子的2p态位于2s之下,成为最低的激发态.对量阱中,由于晶格对称性的改变引起了一个变形势,从3国家自然科学基金(批准号:60776044)、
6、山东省自然科学基金(批准号:2006ZRA10001)资助的课题.•通讯联系人.E2mail:wmzheng@sdu.edu.cn6472物 理 学 报58卷而增强了电子2声子散射,这种情况在GaAs体材料单层,并且在其中均匀地掺杂了Be受主原子.这个[18]中根本是不存在的.本文通过远红外时间分辨抽样品是作为量子阱样品的一个极限情况,即量子阱运探测实验,研究了量子限制效应对限制在GaAsP宽度为无限大,Be受主不受量子限制,为更好的理AlAs多量子阱中Be受主激发态寿命(ESL)的影响.解量子阱对受主的限制结果提供了一个对比基础.每一层的生长都是在精确配比条件下利用低温生长[20]2
7、1样品与实验技术下进行的,确保能够得到高质量的量子阱材料.在这些条件及550℃温度下量子阱结构被生长, 实验测量中所使用的GaAsPAlAs多量子阱和体并且在量子阱界面处无间断,确保了Be原子δ掺材料GaAs:Be样品都是通过分子束外延(MBE)制备杂层的扩散可以被忽略.表1给出了每一个样品的技术,在半绝缘体(100)GaAs衬底上生长得到的.在掺杂浓度和主要特征.为了提高远红外吸收谱及时多量子阱生长之前先
