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《ZnCdSeZnSe单量子阱中的双激子发光谱》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20卷第6期 半 导 体 学 报 Vol.20,No.61999年6月 CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSJune,1999ZnCdSeöZnSe单量子阱中3的双激子发光谱魏彦锋 黄大鸣 王兴军 俞根才 诸长生 王 迅(复旦大学应用表面物理国家重点实验室 上海 200433)摘要 在分子束外延生长的ZnCdSeöZnSe单量子阱结构中,观察到了双激子发光谱.采用不同宽度的量子阱,得出了双激子束缚能与量子阱宽度的依赖关系.研究了双激子发光谱与激发光波长和激发功率的关系.发现在阱内激发的条件下,自由激子
2、更容易由于相互作用而形成双2激子,在～1mWöcm的激发功率密度下即可观察到明显的双激子发光.PACC:7855,7135,7865在半导体量子阱中,由于量子限制效应而增强了激子之间的相互作用,两个激子可形成[1]一种束缚态——双激子.自从双激子第一次在GaAsöAlGaAs量子阱中被观察到后,已经[2～7]有许多的理论和实验工作对双激子的特性进行了研究.在Ê2Î族宽禁带半导体体系[3,6,7]中,已经在体材料、量子阱和量子点中都观察到了双激子的发光峰.这主要是由于Ê2Î族半导体材料有较大的激子束缚能,加上量子限制作用,使双激子效应更为明显.在以往的文献中报道的双
3、激子发光都是在较高的激发光功率密度下观测到的.最近,Kuang等人在2一个6个单原子层的ZnCdSeöZnSe量子阱中,用～1Wöcm的光功率密度激发,观察到了[8]双激子发光.在这些报道的实验中所用的激发光子能量都大于势垒的禁带宽度.本文报道用分子束外延生长的ZnCdSeöZnSe单量子阱的低温光致发光谱,发现当激发2光能量低于势垒的禁带宽度,即在阱内激发的条件下,只需～1mWöcm的激发强度就可以观察到双激子发光,这一强度比文献中报道的激发光强度低三个数量级.本文同时给出了双激子发光强度与激发强度的超线性关系,并测量出了双激子的束缚能与阱宽的关系.本实验所用的
4、样品A和B是用MBE方法生长在n型(100)取向的GaAs衬底上.生长-6时的腔体真空度为2.66×10Pa,生长温度为300℃,生长速率为1125nmös.样品A包括以下的结构:一层75nm的ZnSe缓冲层,一个318nm的Zn0.78Cd0.22Se量子阱,一个10nm的ZnSe势垒,一个10nm的Zn0.78Cd0.22Se量子阱,一层75nm的ZnSe覆盖层.样品B的结构为:一层60nm的ZnSe缓冲层,一个215nm的Zn0.78Cd0.22Se量子阱,一个19nm的ZnSe势3本文工作得到国家自然科学基金的资助魏彦锋 1971年出生,博士研究生,从事半
5、导体材料生长和光学性质研究黄大鸣 1957年出生,教授,从事半导体物理和器件物理研究1998210210收到,1998211228定稿6期 魏彦锋等:ZnCdSeöZnSe单量子阱中的双激子发光谱 493垒,一个510nm的Zn0.78Cd0.22Se量子阱,一个19nm的ZnSe势垒,一个10nm的Zn0.78Cd0.22Se量子阱,一层19nm的ZnSe覆盖层.在相同的生长条件下我们也生长了一片ZnCdSe薄+膜样品,通过测量其低温下的光致发光谱来确定Cd的含量.光致发光谱以Ar激光器的45719nm线和He2Cd激光器的32510
6、nm线作为激发源,测量时样品放入低温槽中冷却到10K,信号经Jobin2Yvon双光栅单色仪分光后由光电倍增管收集.图1是样品A在457.9nm激光激发下的发光谱.其中a,b,c三条谱线的激发功率密度2分别为01006,0189,18Wöcm.谱线中出现了三个主要的峰:能量为215437eV的峰与宽阱中的复合过程有关;来自窄阱的有两个发光峰,XX和X,其能量分别为215877eV和215975eV.图2是样品B在457.9nm激光激发下的发光谱.其中a,b,c,d,e五条谱线对应的激发2功率密度分别为010006,01022,411,32,110Wöcm.图2中的
7、每条谱线都出现三组峰,这三组峰分别对应于三个不同宽度量子阱中的激子发光,每组峰包括一个低能峰XX和一个高能峰X.图1 样品A的低温光致发光谱图2 样品B的低温光致发光谱激发光为Ar+激光器的457.9nm(2.707eV)线.激发光为Ar+激光器的457.9nm(2.707eV)线.2从图1可以看出:在低激发密度下(图1a,6mWöcm),窄阱中出现两个发光峰XX和X,能量相差918meV,且XX的强度小于X的强度.随着激发强度的增加(图1b,0189Wö2cm),XX与X之间的相对强度发生改变,XX峰相对X峰呈现超线性增长.当激发强度为21810Wöcm时(图1
8、c),XX
