光电子低维结构材料和器件的发展ppt课件.ppt

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1、光电子低维结构材料和器件的发展目录光电子材料和器件及其发展简史光电子低维结构低维结构基础光电子材料制备技术（MBE，MOCVD）光电子低维结构器件光电子器件（激光器，探测器等）电学器件（MOSFET，量子点存储器件等）光学器件（光子晶体）电学器件光电子器件光子器件IT低维物理系（量子阱，超晶格等）器件物理异质界面物理工程的结构器件（MQW激光器，APD等）材料科学（MBE，MOCVD等）1946年计算机的发明1948年晶体管的发明1951年半导体异质结理论的提出1954年太阳能电池发明1955年发光二极管发明结晶生长技术迅速发展1

2、958年集成电路开发1962年红色发光二极管产品化1970年室温半导体激光器（贝尔）1970年低损耗光纤（康宁）1973年液晶显示器发明1980年高速晶体管发明（富士通）1985年CD－ROM商品化1987年光纤放大器成功1993年蓝色发光二极管（日亚）1996年DVD商品化光电子器件发展简史低维材料结构半导体材料的分类半导体物理几个概念二维电子气结构（2DEG）量子阱,量子线和量子点材料超晶格的分类组份超晶格,掺杂超晶格,应变超晶格,I.II.III型超晶格等低维材料的发光性质半导体带隙能量与晶格常数II－IV族宽禁带半导体Zn

3、MgSeTe5.668-6.37A2.1-3.6eVZnO的发展SiC的发展GaN材料系统中村修二从1979年在日亚（Nichia）1.9eV-6.2eV,AlN,AlGaN/GaNHFETsSiGeC材料半导体能带结构半导体材料的掺杂材料界面第一布里源区的能带折叠Energy(a)bulk(b)quantumwell(c)quantumwire(d)quantumboxordotDensityofState量子阱,量子线,量子点材料江崎和朱兆祥提出人工剪裁,能带工程量子阱小于德布洛意波长二维电子气（2DEG）能带工程的提出超晶格

4、的分类组份超晶格掺杂超晶格应变超晶格I,II,III超晶格掺杂超晶格应变超晶格1986年应变量子阱，开拓了量子阱材料选择的自由度，展现优异的新功能。二维电子气结构2DEG1980年Klizing发现量子霍尔效应1985年获奖Si反型层@GaAs/AlGaAs，测量精细结构常数1982年Laughlin,Stoermer,Tsui发现分数量子霍尔效应1998年获奖GaAs/AlGaAs1999Lilly郎道能级半添充GaAs/AlGaAs纵向Rxx各向异性量子霍尔效应EC1EV1EC2EV2EC1EV1EC2EV2EC2EV2EC1

5、EV1typeItypeIItypeIIIGaAs　AlAsAlSbGaSbInAsGaSbInAsGaSbAlSbInPAlAsGaAsAlP2.01.00.53.0Wavelength(m)6.0InSbtypeItypeIItypeIIII,II,III型超晶格I，II，III型超晶格及能带结构单量子阱中的能级量子阱能级与态密度的关系超晶格的发光特征PhotonEnergy(eV)PLIntensity(arb.units)40mW20mW10mW5mW18K1.61.51.41.31.21.11.0n=0n=1n=2n=

6、2n=1n=0pumping量子阱的光致发光低维半导体材料的制备技术分子束外延（MBE）MOCVD生长CBE生长液相外延生长（LPE）量子线、量子点的制备自组织量子点的发光性质分子束外延生长技术MBEMBE生长机制As分子As分子GaAsGa原子分子束外延生长室PlasmaMBE控制柜我实验室购买的MBE设备MOCVD系统方框图MOCVDMOCVD是金属有机化学气相沉淀。MOCVD系统示意图MOCVD生长机制CBE系统示意图液相外延生长（LPE）量子线,量子点的制备刻蚀再生长量子点自组织生长非平面衬底的生长自组织量子线的生长光刻机

7、系统下一代光刻技术130纳米技术采用光学光源1纳米软X光射线，13纳米极紫外（EUVL），电子束刻蚀再生长量子线的制备自组织量子线生长胶体化学制备的量子点胶体量子点(colloidalquantumdots)CdSe-CdS量子点外延生长的三种模式GaAs基板GaAsInAs=0MLInAs<1.7MLGaAs基板GaAsInAswettinglayerda0/a07.2%InAs1.7MLGaAs基板GaAsInAsdotsInAs/GaAs量子点的生长RHEED在位监测外延生长二维生长三维生长电子束荧光屏InAs量子点的自

8、组织化GaAs300nmS.I.GaAs(100)sub.InAs成長膜厚1.6ML~4.0ML2.0ML2.0ML2.0ML2.0ML2.0ML2.0ML1.5ML1.5ML1.5ML1.5MLGaAsGaAsGaAsGaAsGaAsGaAs1s