一、带电粒子辐射对GaAs/AlGaAs多量子阱光学性质的影响（论文文献综述）
位祺[1]（2020）在《应用于单纤双向光互连的垂直集成收发一体芯片》文中认为近年来,数据中心和高性能计算机系统应用的快速发展使得支撑短距离数据通信和计算机连接中的高速光互连技术倍受关注。相比于传统的电缆连接技术,光互连技术具有能耗低、可快速切换、可波分复用及并行、可重构性、跳数少等优点,因此光互连技术具有绝对的优势并将取代所有的数据中心网络架构的电子互连。而目前,短距离光互连技术的主流解决方案则是垂直腔面发射激光器（Vertical-cavity Surface-emitting lasers,VCSELs）与多模光纤配合技术。该技术由于具有能耗小、成本低且带宽密度大等巨大优势,所以现在并且将来还会继续主导短距离光互连市场。为了构建下一代高速数据中心网络架构,进一步提升短距离光互连的传输速率,基于短波波分复用技术的多通道传输的解决方案,由于可大幅度减少光纤成本,已成为当前的研究热点。其中,400G BiDi MSA工作组和IEEE 802.3cm工作组都制定了关于单纤双向通信技术方案的标准,此技术方案由于可向前兼容,在现有的基础设施上可直接通向400G网络架构而备受青睐。目前,市场上的BiDi收发器采用的是分光镜方法来分开收、发不同波长的光信号。此方案需要较为精密的光学对准系统,导致封装成本较高。另外,有研究学者将VCSEL和PIN光电探测器（PIN photodetector,PINPD）进行横向集成构成收发一体芯片,但是两单元器件与光纤的耦合效率比较低,仅分别为70%和60%。因此针对以上问题,提出了多种应用于单纤双向通信技术并在垂直方向集成的收发一体芯片。该芯片与现有的分立器件相比,可有效提高光纤的带宽利用率,减小光纤的使用数量和成本;与现有的BiDi收发器相比,可省去安装分光镜过程,有效节约封装成本;与横向集成收发芯片相比,能够有效提升器件与光纤的耦合效率至90%。基于VCSEL和多模光纤配合方案具备的优势,该芯片可有望成为应用于短距离光互连中单纤双向通信的低功耗、低封装成本、高带宽密度的收发一体芯片。本课题完成的主要研究内容和创新成果如下:1.提出了 VCSEL-PINPD垂直集成收发一体芯片,完成了该垂直集成器件从理论结构设计、器件性能仿真到制备实验证明的过程,充分证明了该垂直集成器件的可实践性,为在短距离光互连技术中的应用奠定了基础。（1）提出了一种腔内分布式布拉格反射镜（Distributed bragg reflector,DBR）的新型结构,完美解决了垂直集成器件中VCSEL单元和PIN光电探测器单元之间的光解耦问题。通过在一个具有低品质因子（Q值）的谐振腔中加入周期性DBR结构,并将谐振腔和DBR的中心波长分别设置在发射波长和探测波长处,实现在发射波长高反、在探测波长处高透的功能。仿真设计可以实现在发射波长上接近100%的高反射率和在探测波长上接近100%的高透射率,并且高于85%高透射率的探测波长范围可以达到20 nm。（2）设计完成了光互连中链路两端相互匹配的VCSEL-PINPD收发一体芯片的器件结构,并仿真完成了该对芯片的VCSEL单元和PINP D单元的静态、动态特性研究和分析了两单元之间分别在光学和电学方面的相互影响。该对芯片的两工作波长分别设计为848.1 nm和805.3 nm;VCSEL单元的阈值电流分别为0.8 mA和1.1 mA,斜率效率分别为0.81 W/A和0.86 W/A,3 dB调制带宽分别为15.1 GHz和10.2 GHz;PINPD单元的量子效率谱宽分别为15 nm和13 nm（当量子效率大于70%时）,3dB响应带宽约为23 GHz。仿真结果证明,两器件单元可同时并独立地进行工作,在具有良好的静态性能的前提下,传输带宽可达到10.2 GHz。（3）外延生长并制备了 VCSEL-PINPD垂直集成器件（850 nm发-810nm收端）,完成了对基于新型腔内DBR结构的VCSEL单元的静态特性研究与分析。VCSEL单元的阈值电流为3 mA,斜率效率为0.84 W/A。由于VCSEL单元是决定收发一体芯片能否实现的关键单元,因此该实验不仅验证说明了 VCSEL-PINPD垂直集成器件的可实践性,并且为在短距离光互连单纤双向通信中的应用奠定了坚实的基础。2.为了进一步匹配短波波分复用标准,充分利用OM5光纤的传输损耗小、传输距离远等优势,提出了新型VCSEL-谐振腔增强型光电探测器（Resonant cavity enhancement photodetector,RCEPD）垂直集成器件结构。由于RCEPD的吸收区可采用InGaAs/AlGaAs量子阱,因此相比于PINPD,吸收波长可扩展至900 nm甚至更长。完成了 850 nm发-810 nm收端的VCSEL-RCEPD垂直集成器件的结构设计、静态和动态性能仿真以及两单元分别在光学方面和电学方面之间的相互影响。该集成器件的VCSEL单元的阈值电流为1.68 mA,斜率效率为0.58 W/A,3 dB调制带宽为12.8 GHz;PD单元的量子效率谱宽为8 nm（量子效率大于50%）,最大量子效率为60%,3 dB响应带宽为65 GHz。在光学方面,两器件单元之间的影响较小;在高频电学方面,两器件单元在-40 dB的隔离度下限制带宽为112 GHz,因此VCSEL-RCEPD集成器件两单元可同时并独立地进行工作。VCSEL-RCEPD集成器件为使工作波长红移的集成器件设计奠定了一定的基础。3.为了在满足较高的量子效率的条件下,拓宽集成器件的量子效率谱宽,提出了 VCSEL-双腔RCEPD垂直集成器件。完成了光互连链路两端相互匹配的VCSEL-双腔RCEPD垂直集成器件光学结构设计、静态和动态性能仿真以及分析了两单元有源区对彼此相关性能的影响。集成器件的VCSEL单元的阈值电流分别为1.6 mA和1.7 mA,斜率效率分别为0.74 W/A和0.97 W/A,3 dB调制带宽分别为9.5 GHz和11.0GHz;PD单元的3dB响应带宽都约为10GHz,量子效率谱宽分别8 nm和6 nm（量子效率大于60%时）,最大量子效率可达到90%以上。相比于VCSEL-RCEPD来说,在谱宽相近的情况下,量子效率提高了 20%～30%;而在量子效率相近时,量子效率谱宽则扩展了 4～6 nm。在达到较高的量子效率的前提下,量子效率谱的拓宽能够有效增加对激光器温度变化和光链路不稳定性的容忍度,提高了垂直集成器件的实用性。VCSEL-双腔RCEPD能够充分利用短波波分复用技术,并通过优化两单元的结构得到较好地高频特性,更好地实现短距离光互连单纤双向通信。
罗俊伟[2]（2020）在《基于VCSEL和PIN的一体集成光电收发芯片研究》文中提出现如今信息科学技术发展迅猛,光互连作为科技信息通信网络架构中的关键技术也在顺应时代的要求快速发展。目前光互连模块基本上依然以分立的接收器和发送器为基本结构,进行器件的分立式封装。近年来很多的研究人员都在探究激光器和探测器单片集成的方案,但其中基于垂直腔面发射激光器和光探测器水平方向集成的研究较多,以两个器件垂直集成并且同时工作为目标的研究还较少。本课题研究的是双端通信收发一体集成芯片对,一端发送805nm波长光信号接收850nm波长光信号,另一端接收805nm光信号发送850nm光信号。在本文中详细论述了基于垂直腔面发射激光器（VCSEL）和PIN光电探测器垂直方向集成的收发一体光电芯片结构,满足同轴方向上两个器件同时工作要求,而且结构设计能够有效提高芯片与光纤的耦合效率。更重要的是能够实现单纤双向光通信,不仅可以大幅度提高光互连模块的集成度,而且还能降低模块的复杂性和制作成本。本论文探究的主要内容如下:1、阐述了对于VCSEL和PIN的理论基础。对于VCSEL介绍了其结构的基本理论和阈值电流、斜率效率和3dB带宽等性能指标。在基本理论中对于量子阱激光器工作原理和工作特性进行了详细阐述,而且结合本课题所研究的集成结构详细介绍了 VCSEL单元所需要满足的特殊设计,即采用设计的非周期DBR使得805nm发送端芯片能够满足在805nm波长反射率达到99%以上在850nm波长反射率低于10%。PIN单元主要讨论了其基本结构、工作原理和工作性能。2、详细介绍了基于VCSEL和PIN集成芯片的结构设计工作。本部分首先介绍了集成结构中VCSEL单元的设计,详细阐述了优化设计4对量子阱有源区下直径6um的湿法氧化电流限制窗口结构VCSEL单元的理论分析过程;其次,提出了应用波分复用技术实现在805nm波长发送和850nm波长接收光信号,从而解决集成器件两部分单元光学解耦的问题,收发信道间设计隔离度大于40dB;最后使用A1203材料做电学隔离层解决两部分单元电学解耦的问题,当收发信道隔离度设置为-40dB时带宽为8GHz。本文中设计的VCSEL单元阈值电流1.0mA,斜率效率0.695W/A,最大输出光功率8mW,3dB带宽15GHz;PIN单元量子效率最高达到80%,3dB 带宽 21GHz。3、针对本课题集成芯片的工艺实现关键步骤进行探究。针对集成芯片的刻蚀保护研究了基于AZ5214和聚酰亚胺材料的厚胶光刻工艺,实现了 6um厚图形清晰的光刻;针对集成芯片的钝化层制作研究了高均匀性SiO2介质薄膜的PECVD淀积工艺,实现了厚度达到0.5um且均匀性良好的介质薄膜;针对VCSEL单元电流限制窗口制作研究了湿法氧化工艺,实现了保证外延片层结构完整条件下3um的氧化深度;针对高深宽比台阶上电极制作研究了针对性的图形反转光刻工艺,实现了清晰的直径3um的环形电极图案。4、完成了集成芯片工艺制作实现,验证了集成芯片的可行性。基于850nm发射波长和805nm接收波长的集成芯片结构,工艺制作实现了 VCSEL单元和PIN单元器件,并使用集成结构的PIN单元器件测试和分析了 VCSEL单元器件的性能数据,得到制作完成的850nm波长光信号发送端集成芯片VCSEL单元器件的阈值电流密度为3KA/cm2,最大输出光功率40.2mW,斜率效率0.74W/A。从而实验验证了集成芯片非周期DBR结构下的VCSEL单元的激射特性,进而验证了集成芯片的可行性。在对工艺实现过程中碰到的问题分析研究的基础上重新优化、设计了集成芯片的工艺实现流程及相应版图设计。
高雪[3]（2020）在《半导体和有机物材料的自旋注入研究》文中提出半导体自旋电子学领域的研究可以将半导体与磁性材料的优势结合在一起。甚至可以在单个芯片上集成存储,检测,逻辑和通信等不同的功能。氮化镓（GaN）是具有高热稳定性的宽带隙半导体,通常被用于光电,高频和高功率微电子领域。GaN具有弱的自旋轨道相互作用,并且具有较长的自旋弛豫时间,这使得GaN成为一种非常适合半导体自旋电子学研究的材料。与无机自旋电子器件相比,有机自旋电子器件也非常吸引人,因为有机材料的电荷载流子的自旋寿命长,而且其成本相对较低,并且具有柔性和化学多样性。近年来,关于半导体自旋电子学和有机自旋电子学的研究引起了人们极大的兴趣。在本论文中,我们研究了包含砷化铟（InAs）/砷化镓（GaAs）量子点和铟镓氮（InGaN）/GaN量子阱的自旋发光二极管（Spin-LED）中的自旋注入。此外,我们还研究了有机多铁性隧道结的铁电性能。首先,我们研究了包含单层p掺杂InAs/GaAs量子点（QD）的spin-LED,在零施加磁场下,其发射光的圆偏振度（Pc）高达18%。与偏置电压的依赖关系表明,在10K时,偏置电压为2.5V（对应于6μA）时,自旋偏振度达到最大值。此外,温度对Pc也有很强的影响,在60K-80K温度范围前后Pc有显着变化。最后,我们从辐射复合时间τr和自旋弛豫时间τs之间的竞争关系讨论了偏振度与偏压和温度的依赖关系。对p掺杂InAs/GaAs QD spin-LED的自旋弛豫机制的理解有助于进一步提高spin-LED的器件性能。另外,我们在GaN上实现了具有垂直磁各向异性的自旋注入结的外延生长,并研究了 GaN spin-LED的自旋注入过程。我们研究了 Fe/MgO和Co/MgO两种自旋注入结。首先,通过使用原位反射式高能电子衍射仪和原子力显微镜研究了温度对MgO生长的影响。然后,我们研究了 Fe或Co在MgO/GaN上的生长。与Fe/MgO相比,Co/MgO自旋注入结具有明显的垂直磁各向异性。此外,我们通过第一性原理计算来了解Co/MgO（111）界面上的垂直磁各向异性的起源。最后,在n-i-p型GaNLED结构上生长了 Co（0001）/MgO（111）自旋注入结并制备了 GaN spin-LED器件。然而,在偏振分辨的电致发光谱测量中未检测到圆偏振光发射。这可能是由于在Co/MgO界面处形成的氧化层或是由于未优化的GaN LED结构导致。最后,我们研究了基于掺杂有四氧化三铁（Fe3O4）纳米颗粒的聚偏二氟乙烯（PVDF）势垒的有机多铁性隧道结。有机多铁性隧道结最近吸引了很多关注,因为它们可以结合自旋电子学,有机电子学和铁电电子学的优点。我们成功地制备了La0.6Sr0.4MnO3/PVDF:Fe3O4/Co有机多铁性隧道结,结果表明,在PVDF势垒层中加入Fe3O4纳米颗粒可以显着改善该有机多铁性隧道结的铁电性能。PVDF:Fe3O4基有机多铁性隧道结在10K时显示出约450%的高隧穿电致电阻（TER）,是纯PVDF基有机多铁性隧道结的6倍。此外,两种极化态之间的高能量势垒（14meV）保证了含有Fe3O4纳米颗粒的有机多铁性隧道结具有更好的热稳定性,即使在室温下也能保持100%的TER。含有PVDF:Fe3O4纳米复合材料的有机多铁性隧道结的铁电性能的提高将促进有机多铁性隧道结在记忆电阻器和自旋电子学中的应用。
黎发军[4]（2019）在《质子辐射对GaAs和InP纳米线结构空间位移损伤特性研究》文中提出卫星激光通信技术相比传统通信技术具有通信容量大、保密性好、设备体积小和功耗低等诸多优点,是实现高码率通信的最佳方案。激光器、探测器和光伏电池等光电器件作为搭载卫星光通信系统的卫星平台的核心器件之一,工作在空间辐射环境中,受粒子辐射而产生的位移损伤效应会降低器件性能,进而影响整个激光通信系统的可靠性和稳定性。纳米线结构是制备纳米线光电器件的基本功能单元。Ga As和In P纳米线结构是一种新型的III-V族半导体纳米结构,在光电器件领域有着诸多潜在应用,例如纳米线光伏电池、纳米线探测器（PIN、PN、MSM等结构光电探测器）和纳米线激光器等。此外,Ga As和In P材料在可见、近红外光谱区具有很高的响应率,并具有较强的抗辐射能力。目前,人们针对纳米结构抗辐射特性的研究仅停留在理论上,但尚未建立纳米材料辐射损伤理论模型来进行量化研究。此外,为了解决纳米线器件在空间工程应用的使用寿命问题,必须研究纳米线结构的抗辐射特性,而目前对光电器件中Ga As和In P纳米线结构的抗辐射特性研究在国内外尚未见报道。本文以光电器件在空间应用的需求为背景,开展了Ga As和In P纳米线结构的空间位移损伤特性研究,旨在为半导体纳米线在空间应用提供技术和理论支持。具体内容如下:针对纳米线受辐射产生的位移损伤量化问题,通过研究纳米线荧光特性受辐射产生的位移损伤的影响,建立了纳米线材料的荧光特性位移损伤模型。通过该模型,基于载流子速率方程,推导给出了在小注入条件下纳米线的荧光强度、载流子辐射复合寿命与非辐射复合寿命分别随辐射积分通量变化的关系表达式,并通过质子辐照实验对模型进行验证。研究了尺寸效应下辐射位移缺陷密度重新分布的问题。在小注入条件下,推导出了半导体纳米线少子寿命损伤系数随直径变化的关系表达式,建立了基于纳米尺寸效应与纳米线载流子动力学的Ga As纳米线少子寿命位移损伤模型。对纳米线抗辐射特性的物理机制进行了探讨,仿真计算和质子辐照实验验证了模型的正确性。针对辐射导致纳米线光电探测器的光电性能下降问题,建立了Ga As纳米线阵列结构的光电特性位移损伤模型。基于该模型,推导给出了光导型Ga As纳米线阵列结构的暗电流和光电响应的位移损伤表达式,通过质子辐照实验得到了Ga As纳米线阵列结构的暗电导和器件性能随辐射积分通量的变化规律,并得到了影响光导型器件光电特性位移损伤的关键物理量。分析了位移损伤对纳米线激光器稳态输出特性的影响。基于纳米线激光器的载流子动力学方程,给出了纳米线激光器泵浦功率阈值与输出功率随辐射积分通量变化的解析式,建立了纳米线激光器的稳态输出位移损伤模型。分析了基于纳米尺寸效应的In P纳米线激光器的泵浦功率阈值位移损伤与稳态输出功率位移损伤,给出了纳米线激光器稳态输出功率损伤随纳米线尺寸的变化规律。通过质子辐照实验研究了光伏电池In P纳米线阵列结构的抗辐射特性,分析了在典型卫星轨道中In P纳米线阵列结构的光伏性能参数随辐射积分通量的变化规律。并对纳米线阵列结构与块体结构的抗辐射特性进行了探讨。本文的研究工作是关于III-V族半导体纳米线结构在空间辐射环境受位移损伤影响的基础研究,解决了纳米线结构在空间应用领域急需解决的基础科学问题——半导体纳米线的尺寸效应及其抗辐射特性。研究结果将为空间辐射环境中纳米线光电器件的性能定量分析提供理论依据,为光电器件的防护和加固设计提供技术与实验支持。
刘军[5]（2018）在《新型脉冲伽马时间谱探测方法关键技术研究》文中提出脉冲伽马射线时间谱测量是脉冲辐射场诊断的重要组成部分,也是分析和研究脉冲辐射源时间特性和动态物理过程的核心数据。对于激光惯性约束核聚变（ICF）装置、自由电子激光、同步辐射光源、逆康普顿散射伽马源以及激光等离子体射线源等超快脉冲伽马射线源及其辐射场,要求时间谱探测系统具备100ps甚至ps量级的时间分辨。受限于空间电荷效应和同轴电缆的低传输带宽,传统的电流型探测系统难以实现100ps以下的时间响应,因此,将脉冲伽马射线转换为光信号,是探索和发展新型超快脉冲伽马射线探测方法的重要途径。本课题立足超快脉冲辐射场诊断需求,探索并开展了有关脉冲伽马射线时间谱探测的新方法研究,系统地研究了新方法建立、可行性论证、技术路线的设计与实现、探测系统主要物理量评估、方法的创新应用等五个关键问题。论文详细研究了 CH3NH3PbC13晶体及其不同卤素离子掺杂的新型钙钛矿晶体的闪烁发光特性,并首先将其应用到超快脉冲伽马射线时间谱诊断中。通过改进晶体制备工艺,获得了大尺寸、高透明度的CH3NH3PbC13及其掺杂晶体,表征了实验样品的主要材料特性;分析研究了钙钛矿晶体在激光和X射线激发下的常温与低温不同光谱特性,据此发现了不同发光成分的物理规律及其对发光衰减时间的影响;采用单光子计数方法在常温和低温下研究了样品的闪烁发光时间波形,得到了不同样品的发光时间参数,所有样品闪烁发光上升时间均小于100ps;利用像传递原理建立了一套具备荧光延迟功能的闪烁探测系统,分别利用ps级激光和脉冲伽马作为δ脉冲研究了系统的时间响应特性,得到波形上升沿为458.7ps,波形脉宽710ps,若利用条纹相机记录光脉冲则系统有望实现100ps以下的时间分辨。首次提出并研究了一种基于半导体激光器的超快脉冲伽马射线探测方法,实现了脉冲伽马射线向激光信号的保真转换。理论上,采用蒙特卡洛方法数值模拟了伽马射线在半导体激光器有源区产生的过剩载流子数密度,借助载流子速率方程,建立了过剩载流子数密度与激光输出功率之间的函数关系及系统灵敏度的表达式,分析评估了原理型系统的时间响应（<10ps）和伽马探测本征灵敏度（6.72×10-21C·cm2）;建立了一套基于AlGaInP/GaInP多量子阱激光器的原理型探测系统,实验证明了该方法测量脉冲伽马射线时间谱的可行性,利用“强光一号”加速器研究了系统对MeV级强流伽马射线的脉冲响应特性,并配合标准探测器完成了系统脉冲伽马射线探测灵敏度的实验估计,实验结论及灵敏度数值（本征灵敏度约1.27×10-22C·cm2）与理论预测结果符合良好;采用ps级脉冲伽马射线源开展了系统时间响应能力评估的初步实验,受限于光电转换器件测量带宽实验结果无法反映系统的实际时间响应能力。利用半导体折射率瞬态辐射效应与激光菲涅尔原理,首次提出并证明了一种基于激光偏振调制的脉冲伽马射线时间谱探测方法。根据脉冲伽马射线与半导体相互作用机制,依次研究了脉冲伽马射线与自由载流子、载流子浓度与晶体折射率之间的制约关系,利用菲涅尔公式建立了半导体折射率改变量与激光各偏振分量的函数关系,给出了系统灵敏度一般表达式;以He-Ne激光为探针光设计建立了一套原理型探测系统,分别将透射光垂直偏振分量和反射光水平偏振分量作为待调制量实现了方法可行性的验证目标;设计建立了一套基于Nd:YAG固体激光器的腔内调制系统,研究探索了腔内调制方式用于测量脉冲伽马射线时间谱的可行性及其特殊性,实验估计的系统灵敏度约为5.34×10-17C.cm2,说明该方法可以满足低强度脉冲伽马射线时间谱的测量需求。最后,作为本文新型“辐射-光”探测方法在其他领域的应用探索,我们首先提出并研究了一种全新的激光-X射线联袂通讯技术。分析讨论了联袂通信系统的工作原理、系统构成及关键技术环节,并针对各个关键问题分步开展了实验研究;设计研制了一套基于光阴极直流电子枪的高重频脉冲X射线源,其中电子枪实现了 2MHz重频、50pC脉冲电荷量、2mm束斑直径的电子束流输出,利用W靶实现了 100keV以下的低能X射线输出;建立了一套激光-X射线联袂通信原理型系统,利用钙钛矿晶体构成的闪烁探测系统完成了该通信技术的原理性实验,展示了该通讯技术实现信号通信的一般方式。本文兼顾“辐射→荧光”与“辐射→激光”两种信号转换思路,首次提出并分别研究了三种新型脉冲伽马射线时间谱探测方法,理论和实验均证明了方法的可行性,利用光学条纹相机测量和记录光脉冲信号,则有望实现ICF聚变装置与逆康普顿散射源等超快伽马射线时间谱的测量目标,而激光-X射线联袂通讯技术的提出为实现空间联合保密通信等应用需求提供了技术支撑,也为无线通信领域实现了有益的技术补充。
智民[6]（2018）在《GaAs/AlGaAs量子阱生长及结构性质研究》文中进行了进一步梳理作为III-V族化合物半导体材料的典型代表材料GaAs/AlGaAs量子阱,由于它载流子迁移率高、Al组分可调控和具备优异的稳定性等特性备受人们关注,且该材料体系通过调节材料组分,可以满足中红外波段所在的众多应用领域需求,尤其以GaAs/AlGaAs量子阱构成的异质结半导体材料是制备高性能激光探测器件的重要材料。然而材料在结构参数的选取、生长制备中引入的缺陷及材料中异质界面存在的界面特性等,严重影响了光电器件的性能,成为了近些年来研究的重点。本论文采用分子束外延技术（MBE）生长制备了GaAs/AlGaAs量子阱材料,并从制备前结构参数的选取和材料制备后表征分析构成理论与实验的基础,并采用快速热退火的界面控制手段,系统研究快速热退火对材料整体质量的影响,从而获得最佳的退火条件,为今后以GaAs/AlGaAs量子阱材料为基础的半导体激光器、探测器等光电器件提供了基础材料和技术支持。论文主要包括三个部分:（1）使用量子干涉模型对GaAs/AlGaAs量子阱能带分布及量子阱红外探测（QWIP）波长进行了模拟计算,在采用束缚态到准束缚态的跃迁机制为前提,得到QWIP探测波长随阱宽增大而减小,随垒宽增大而增大,随Al组分增大而减小。根据模拟结果可以选取优化后的结构参数,为后期材料器件的制备及应用领域的需求提供了理论基础。（2）使用分子束外延设备,制备GaAs/AlGaAs多量子阱,通过XRD进行表征测试,验证了已生长的多量子阱的结构参数（周期厚度及组分等）的准确性及多量子阱材料的质量。利用室温PL得到了样品的峰位来源且PL Mapping发现原生样品存在发光均匀性不佳的问题,通过AFM表征观测了材料的表面形貌及表面粗糙程度,得到已生长的样品均方根粗糙度（RMS）为0.576nm,但从表面形貌图得知样品表面存在少量岛状生长,是由生长过程中引入的缺陷或异质结界面特性等造成了样品粗糙程度偏高的主要原因。（3）使用快速热退火的界面控制手段,对已生长的多量子阱材料进行热退火处理,并利用XRD和室温PL得知,800℃的退火温度为最佳的退火条件,与原生样品相比其XRD衍射强度和PL强度提高了约1倍,但过高的退火温度,会使得材料PL强度和XRD衍射强度显着降低,导致材料质量下降,针对此问题,利用室温PL发现退火温度在900℃时其带隙蓝移了约10meV,揭示了过高的退火温度会使得样品存在界面混合效应,导致材料量子限制效应降低使得样品质量变差。利用PL Mapping验证了快速热退火对GaAs/AlGaAs多量子阱发光均匀性的改善。AFM测试结果发现,800℃的退火温度其RMS为0.23nm,表面粗糙度远低于原生样品,且其表面形貌最为平整,也验证了XRD和PL的测试结果,800℃的退火温度可以显着改善多量子阱材料的整体质量。
智民,方铉,牛守柱,房丹,唐吉龙,王登魁,王新伟,王晓华,魏志鹏[7]（2018）在《快速热退火对GaAs/AlGaAs量子阱材料结构及发光特性的影响》文中认为研究了快速热退火（RTA）对GaAs/AlGaAs量子阱材料结构及发光特性的影响。结果表明,当退火温度为800℃时,材料晶体质量和光致发光（PL）强度得到显着提升;当退火温度为900℃时,材料晶体质量和PL强度降低。依据峰值能量理论得到了室温下PL峰位的发光机制。通过分峰拟合发现,RTA导致PL峰位整体蓝移。PL扫描图表明,RTA可以显着提高材料的整体晶体质量和发光均匀性。
玛丽娅,郭旗,艾尔肯,李豫东,李占行,文林,周东[8]（2017）在《In0.22Ga0.78As/GaAs量子阱光致发光谱电子辐照效应研究》文中研究说明对未掺杂的In0.22Ga0.78As/GaAs量子阱材料开展了能量为1 MeV、电子注量达1×1016/cm2的电子束辐照实验。实验结果显示,电子束轰击量子阱材料,通过能量传递在材料中引入缺陷,导致光致发光减弱;电子束辐照后的量子阱中同时存在应力释放和原子互混现象,导致量子阱的发光峰先红移后蓝移;辐照后的量子阱发光波长取决于应变弛豫和扩散的共同作用。
高娴[9]（2017）在《GaSb基材料的异质外延及物性研究》文中研究表明近红外波段半导体激光器在军事和民用领域有广阔的应用前景。GaSb基半导体材料中的GaAsSb三元合金因其带隙可调制的优越性成为重要的近红外应变量子阱激光器的有源区的候选材料。因半导体激光器件的核心是有源区,本论文针对GaAsSb合金及量子阱有源区结构外延生长和性质研究不充分的问题,以生长出高质量的GaAsSb/AlGaAs应变量子阱材料为目的进行了GaSb、GaAsSb和GaAsSb/AlGaAs应变量子阱的外延生长、性质分析及光学性质优化研究,为GaAsSb/AlGaAs应变量子阱激光器件的研制做基础研究,。本论文的主要研究工作如下:1.利用分子束外延（MBE）技术开展GaSb材料外延生长工作,优化外延生长条件以提高GaSb薄膜的晶体质量。开展GaSb材料的光谱研究工作,对比分析同质和异质外延GaSb薄膜材料的发光性质。针对GaSb材料的表面态问题,开展利用MgO薄膜进行GaSb薄膜材料的表面钝化工作,提高了GaSb材料的发光强度。本部分研究将为GaAsSb合金的外延生长和性质研究奠定研究基础。2.开展GaAsSb合金材料的异质外延生长工作,通过As/Sb束流控制调节GaAsSb合金的组分,并使用PL光谱技术分析合金的光学性质,获得局域态随合金中Sb组份的变化规律,证明局域态复合是GaAsSb合金中重要的载流子复合机制。为了深入理解局域态的性质,使用快速热退火（RTA）技术对GaAsSb合金进行处理。研究了不同退火温度对局域态能级的调控作用,获得了退火温度对局域态深度调控的规律。本部分研究内容为GaAsSb/AlGaAs应变量子阱的外延生长和发光性质的调控提供基础研究。3.根据应变量子阱理论计算GaAsSb/AlGaAs应变量子阱的轻重空穴带随组份调控的应变对带隙的影响规律,并据此设计了发光波长在935nm的GaAs0.92Sb0.08/Al0.3Ga0.7As应变多量子阱。在实验方面,外延生长了该GaAs0.92Sb0.08/Al0.3Ga0.7As应变多量子阱并研究其结构及发光性质,根据XRD和PL结果确定生长出了与设计参数相符的应变量子阱材料,并在室温光谱中观察到重空穴激子和轻空穴激子同时存在的现象。为了研究应变量子阱的发光性质,通过RTA技术对应变量子阱样品进行处理,研究退火温度对量子阱样品发光的调控作用。研究结果证明退火温度对量子阱样品的发光峰位及强度有极大的影响,确认局域态、应变和界面混合效应是影响量子阱发光性质的重要因素。本部分研究中生长出了高质量的GaAs0.92Sb0.08/Al0.3Ga0.7As应变多量子阱材料,并证明可利用RTA技术提高应变量子阱的发光强度,调控应变量子阱的发光峰位。本论文中对GaAsSb材料及应变量子阱结构的研究为应变量子阱激光器的制备和性能调控提供基础研究。
董海亮[10]（2016）在《InGaAs/GaAsP量子阱界面结构及其激光器件性能研究》文中研究说明半导体激光器具有体积小、重量轻、功率大、光电转换效率高、寿命长等优点,成为光电子材料与器件领域研究的热点。GaAs基激光器在光电特性及应用领域的研究已经取得了很大进展,但在光电性能方面仍面临一些急需解决的问题,比如高注入电流密度下功率效率衰减、内损耗较高、阈值电流高、电光转化效率低、载流子的热逃逸、斜率效率低等。研究表明,激光器外延结构中各功能层间的界面,尤其是激光器有源区的界面结构,不仅能够传递能量,而且对提升激光器件的光电性能起着至关重要的作用。本论文研究GaAs基激光器中有源区界面结构与其光电性能的关系,通过设计和调控有源区界面结构来提升激光器件的光电性能。在介绍GaAs基激光器发光机制的基础上,对量子阱中的阱/垒界面结构展开了研究,包括生长温度对InGaAs/GaAsP量子阱中阱/垒界面的铟（In）原子扩散的影响,势垒中磷（P）组分对量子阱中界面结构质量及载流子分布的影响,不同偏角GaAs衬底对量子阱界面结构及生长动力学过程的影响等。本文的具体研究内容和成果主要包括以下几方面:1.为了更好的调控InGaAs/GaAsP多量子阱界面的生长工艺,系统研究了量子阱生长温度对阱垒生长过程中高温环境导致In原子界面扩散的问题。温度越高,In原子扩散长度越长,阱垒界面层的合金无序性增加,合金散射增大,降低了电子的迁移率。因此,为了获得理想的量子阱界面结构,设计的生长温度分别为620℃、650℃和680℃。结果表明:在生长温度为650℃时,在InGaAs/GaAsP界面处能够得到最薄的In原子扩散界面层。同时,讨论并分析了In原子扩散层形成机制以及该层对多量子阱光电性质影响的机理。2.为了提高InGaAs/GaAsP多量子阱的内量子效率,解决在电激发作用下载流子从阱中越过势垒导致载流子泄露的问题。采用k·p方法从能带理论上系统研究了势垒中P组分对载流子的分布、束缚能力以及光电性质的影响。在理论设计的基础上,分别生长了不同P组分势垒的多量子阱结构,并对其界面结构性质以及光学性质进行了研究,分析了不同P组分势垒的激光器件对光电性能的影响。结果表明:势垒中P组分为0.145时,得到了光电性能参数较好的激光器件,内量子效率可达98%,阈值电流约为0.3 A。3.为了分析0°,2°和15°不同偏角的GaAs衬底对激光器有源区的InGaAs/GaAsP多量子阱界面结构的影响。在相同工艺参数条件下,不同偏角的GaAs衬底上生长的多量子阱结构表面形貌分别为台阶流、台阶聚并和岛状。通过变温光致发光谱分析表明:在0°、2°和15°GaAs衬底上生长的多量子阱结构分别具有量子阱、量子线和量子点的光学特征。结合相关工艺参数,对不同偏角GaAs衬底上的量子阱、量子线和量子点的生长机理进行了分析,并解释了不同偏角衬底的InGaAs/GaAsP多量子阱的光学性质与微观结构之间的关系,从而为制备不同形貌的自组装纳米结构器件提供新的工艺方法。
二、带电粒子辐射对GaAs/AlGaAs多量子阱光学性质的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、带电粒子辐射对GaAs/AlGaAs多量子阱光学性质的影响（论文提纲范文）
（1）应用于单纤双向光互连的垂直集成收发一体芯片（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 VCSEL和集成器件的研究现状 |
| 1.3 主要结构与工作安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光通信系统中的VCSEL |
| 2.1 VCSEL的基本结构 |
| 2.1.1 分布式布拉格反射镜 |
| 2.1.2 垂直谐振腔 |
| 2.1.3 有源区设计 |
| 2.1.4 横向限制 |
| 2.2 VCSEL的静态和动态特性 |
| 2.2.1 阈值电流、斜率效率和功率转换效率 |
| 2.2.2 失谐与温度依赖 |
| 2.2.3 小信号调制特性 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 光通信系统中的光电探测器 |
| 3.1 光电探测器的工作原理 |
| 3.2 PIN光电探测器 |
| 3.3 谐振腔增强型光电探测器 |
| 3.4 双腔谐振增强型光电探测器 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 垂直集成器件VCSEL-PINPD |
| 4.1 垂直集成器件VCSEL-PINPD结构与设计过程 |
| 4.2 垂直集成器件VCSEL-PINPD性能研究 |
| 4.3 垂直集成器件VCSEL-PINPD两单元之间的相互影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 VCSEL-PINPD制备和性能研究 |
| 5.1 制备VCSEL-PINPD垂直集成器件的后工艺步骤 |
| 5.2 湿法氧化工艺探究 |
| 5.2.1 湿法氧化工艺的简单介绍 |
| 5.2.2 湿氮氧化工艺的实验装置及操作流程 |
| 5.2.3 湿氮氧化实验探究过程 |
| 5.3 器件测试及性能研究 |
| 5.3.1 集成器件结构描述及有关仿真和理论分析 |
| 5.3.2 验证实验及结果分析 |
| 5.4 改进版实验流程方案 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 垂直集成器件VCSEL-RCEPD |
| 6.1 垂直集成器件VCSEL-RCEPD结构及设计原理 |
| 6.2 垂直集成器件VCSEL-RCEPD性能研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 垂直集成器件VCSEL-双腔RCEPD |
| 7.1 垂直集成器件VCSEL-双腔RCEPD结构与设计 |
| 7.2 垂直集成器件VCSEL-双腔RCEPD性能研究及相互影响分析 |
| 7.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 附录 符号和缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的主要科研成果 |
（2）基于VCSEL和PIN的一体集成光电收发芯片研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 论文内容 |
| 1.2.1 805nm发送端集成结构设计 |
| 1.2.2 工艺过程探究 |
| 1.2.3 集成芯片工艺制作 |
| 1.3 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 集成收发一体芯片研究现状 |
| 2.1 光互连技术发展与应用 |
| 2.2 光互连技术研究 |
| 2.3 集成收发一体芯片发展现状 |
| 参考文献 |
| 第三章 集成结构理论基础 |
| 3.1 VCSEL的基本结构及性能指标 |
| 3.1.1 VCSEL的基本结构 |
| 3.1.2 VCSEL的性能指标 |
| 3.1.2.1 阈值条件 |
| 3.1.2.2 阈值电流密度 |
| 3.1.2.3 出光功率 |
| 3.1.3 DBR反射镜设计 |
| 3.1.3.1 DBR反射率计算 |
| 3.1.3.2 DBR串联电阻 |
| 3.2 量子阱渤光器 |
| 3.2.1 量子阱激光器的工作原理 |
| 3.2.2 量子阱激光器的工作特性 |
| 3.3 PIN光探测器的基本理论 |
| 3.3.1 PIN光探测器的工作原理 |
| 3.3.2 PIN光探测器的工作特性 |
| 3.3.2.1 量子效率 |
| 3.3.2.2 响应速度 |
| 3.3.2.3 光谱响应 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于VCSEL和PIN的垂直集成结构设计 |
| 4.1 器件结构及设计目标 |
| 4.2 VCSEL单元结构设计 |
| 4.2.1 反射镜设计 |
| 4.2.2 量子阱结构设计 |
| 4.2.3 氧化限制层优化 |
| 4.3 垂直集成结构理论分析 |
| 4.3.1 光学解耦 |
| 4.3.2 电学解耦 |
| 4.3.3 垂直集成结构设计结果 |
| 4.4 计算结果及讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 工艺调试 |
| 5.1 光刻 |
| 5.1.1 实验目的 |
| 5.1.2 实验原理 |
| 5.1.3 实验方案设计及结果分析 |
| 5.2 淀积SiO_2薄膜 |
| 5.2.1 实验目标 |
| 5.2.2 实验原理 |
| 5.2.3 实验方案设计及结果分析 |
| 5.3 图形反转 |
| 5.3.1 实验目标 |
| 5.3.2 实验原理 |
| 5.3.3 实验方案设计 |
| 5.4 湿法氧化 |
| 5.4.1 实验目标 |
| 5.4.2 实验原理 |
| 5.4.3 实验方案设计及结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 工艺设计实现及芯片性能分析 |
| 6.1 集成芯片整体工艺流程设计 |
| 6.2 集成芯片工艺实现 |
| 6.2.1 制作顶电极 |
| 6.2.2 淀积SiO_2介质薄膜 |
| 6.2.3 干法刻蚀VCSEL下台阶 |
| 6.2.4 湿法氧化 |
| 6.2.5 清除表面残余物及重新淀积SiO_2保护层 |
| 6.2.6 制作VCSEL单元和PIN单元共面N型电极 |
| 6.2.7 溅射电极 |
| 6.3 集成芯片测试方案设计 |
| 6.3.1 测试方案分析 |
| 6.3.2 测试方案设计 |
| 6.4 集成芯片测试结果及分析 |
| 6.5 工艺过程优化 |
| 6.5.1 制作顶电极 |
| 6.5.2 刻蚀上台阶、淀积SiO_2保护膜 |
| 6.5.3 继续刻蚀顶DBR同时湿法氧化 |
| 6.5.4 刻蚀VCSEL底镜及PIN-PD |
| 6.5.5 淀积SiO_2保护膜 |
| 6.5.6 打开电极窗口并溅射电极金属 |
| 6.5.7 刻蚀电极和Pad |
| 6.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（3）半导体和有机物材料的自旋注入研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金属中的自旋电子学 |
| 1.1.1 巨磁阻效应 |
| 1.1.2 磁性隧道结 |
| 1.2 半导体和自旋电子学 |
| 1.2.1 阻抗失配问题 |
| 1.2.2 半导体材料的自旋注入和探测 |
| 1.3 本文的研究内容和论文结构安排 |
| 1.3.1 本文的研究内容 |
| 1.3.2 论文结构安排 |
| 1.4 总结 |
| 第二章 材料的制备与表征方法 |
| 2.1 分子束外延生长和原位监控 |
| 2.1.1 分子束外延生长 |
| 2.1.2 反射式高能电子衍射仪原位监控 |
| 2.2 薄膜的表征 |
| 2.2.1 透射电子显微镜 |
| 2.2.2 原子力显微镜和压电力显微镜 |
| 2.2.3 振动样品磁强计和超导量子干涉仪 |
| 2.3 器件制备和表征 |
| 2.3.1 器件制备 |
| 2.3.2 器件表征 |
| 第三章 GaAs基自旋发光二极管 |
| 3.1 自旋发光二极管 |
| 3.1.1 自旋发光二极管概念和光选择定则 |
| 3.1.2 自旋发光二级管的潜在应用 |
| 3.2 GaAs基自旋发光二极管的研究现状 |
| 3.2.1 平行于面内的自旋注入结 |
| 3.2.2 垂直于面内的自旋注入结 |
| 3.2.3 具有垂直磁各向异性的CoFeB/MgO自旋注入结 |
| 3.3 包含单层InAs量子点的GaAs spin-LED的自旋注入研究 |
| 3.3.1 样品制备 |
| 3.3.2 磁场依赖关系 |
| 3.3.3 偏压依赖关系 |
| 3.3.4 温度依赖关系 |
| 3.4 总结 |
| 第四章 迈向GaN基自旋发光二极管 |
| 4.1 GaN基自旋发光二极管的研究进展 |
| 4.1.1 GaN基自旋发光二极管的应用优势 |
| 4.1.2 研究进展 |
| 4.1.3 研究工作的局限性 |
| 4.2 在GaN上开发具有垂直磁各向异性的自旋注入结 |
| 4.2.1 研究背景 |
| 4.2.2 GaN基板的表征 |
| 4.2.3 在GaN基板上生长MgO层 |
| 4.2.4 Fe/MgO自旋注入结的生长 |
| 4.2.5 在GaN上开发具有垂直磁各向异性的Co/MgO自旋注入结 |
| 4.3 GaN基发光二极管中的自旋注入 |
| 4.3.1 n-i-p型GaN基发光二极管结构 |
| 4.3.2 GaN spin-LED的器件工艺和电流-电压特性表征 |
| 4.3.3 极化分辨的电致发光谱测量 |
| 4.4 总结 |
| 第五章 有机多铁性隧道结中自旋极化的铁电控制 |
| 5.1 介绍 |
| 5.1.1 多铁性隧道结的原理 |
| 5.1.2 自旋极化的铁电控制 |
| 5.1.3 有机多铁性隧道结 |
| 5.2 PVDF:Fe_3O_4纳米复合物做势垒的有机多铁性隧道结 |
| 5.2.1 研究背景 |
| 5.2.2 器件制备 |
| 5.2.3 形貌表征 |
| 5.2.4 铁电表征 |
| 5.2.5 磁性表征 |
| 5.2.6 磁输运表征 |
| 5.3 总结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（4）质子辐射对GaAs和InP纳米线结构空间位移损伤特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 空间卫星轨道的辐射环境 |
| 1.3 粒子辐照半导体纳米线的研究现状与分析 |
| 1.3.1 GaAs和 InP纳米线的研究现状 |
| 1.3.2 半导体纳米线内缺陷的实验研究现状 |
| 1.3.3 粒子辐照半导体纳米线的模拟研究现状 |
| 1.3.4 粒子辐照GaAs和 InP纳米线的研究现状 |
| 1.3.5 目前急需解决的问题 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 质子辐照GaAs纳米线材料的荧光特性位移损伤研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 GaAs纳米线的制备及其物理性质研究 |
| 2.2.1 GaAs纳米线的制备实验 |
| 2.2.2 GaAs纳米线的物理性质 |
| 2.3 GaAs纳米线位移损伤模型的载流子动力学研究 |
| 2.3.1 纳米线中载流子的复合动力学模型分析 |
| 2.3.2 GaAs纳米线中载流子复合动力学模型 |
| 2.3.3 纳米线的荧光特性位移损伤模型 |
| 2.3.4 少子寿命位移损伤模型 |
| 2.4 GaAs/AlGaAs纳米线的质子辐照实验研究 |
| 2.4.1 GaAs/AlGaAs纳米线的质子辐照实验设计 |
| 2.4.2 GaAs/AlGaAs纳米线稳态荧光特性研究 |
| 2.4.3 GaAs/AlGaAs纳米线瞬态荧光特性研究 |
| 2.4.4 GaAs/AlGaAs纳米线荧光特性位移损伤研究 |
| 2.5 质子辐照GaAs纳米线的蒙特卡洛模拟研究 |
| 2.5.1 IM3D模拟简介 |
| 2.5.2 IM3D模拟验证 |
| 2.5.3 纳米尺寸效应对GaAs纳米线辐射损伤的影响 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 质子辐照GaAs/AlGaAs纳米线结构的光电特性位移损伤研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 GaAs/AlGaAs纳米线阵列结构的制备及其光电特性研究 |
| 3.2.1 光电探测器纳米线阵列结构的制备 |
| 3.2.2 GaAs/AlGaAs纳米线阵列结构的光电特性分析 |
| 3.3 Ga As/AlGaAs纳米线阵列结构的光电特性位移损伤理论 |
| 3.3.1 暗电流位移损伤效应 |
| 3.3.2 光电响应位移损伤效应 |
| 3.4 GaAs/AlGaAs纳米线阵列结构的质子辐照实验研究 |
| 3.4.1 GaAs/AlGaAs纳米线阵列结构的质子辐照实验设计 |
| 3.4.2 GaAs/AlGaAs纳米线阵列结构的光电特性位移损伤分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 质子辐照InP纳米线激光器的性能位移损伤研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 InP纳米线的制备及其物理性质研究 |
| 4.2.1 InP纳米线的制备实验 |
| 4.2.2 InP纳米线的物理性质 |
| 4.3 InP纳米线荧光特性位移损伤模型 |
| 4.3.1 纳米线少子寿命与荧光强度位移损伤分析 |
| 4.3.2 纳米线的载流子辐射复合寿命位移损伤分析 |
| 4.4 InP纳米线的荧光特性位移损伤实验研究 |
| 4.4.1 InP纳米线稳态荧光特性分析 |
| 4.4.2 InP纳米线瞬态荧光特性分析 |
| 4.4.3 InP纳米线荧光特性位移损伤分析 |
| 4.5 InP纳米线激光器的稳态输出特性位移损伤研究 |
| 4.5.1 纳米线激光器的性能位移损伤理论模型 |
| 4.5.2 InP纳米线激光器的性能位移损伤分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 典型卫星轨道中光伏电池InP纳米线结构的抗辐射实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 PIN型光伏电池InP纳米线结构的制备及其光电特性研究 |
| 5.2.1 PIN型光伏电池InP纳米线结构的制备实验 |
| 5.2.2 PIN型光伏电池InP纳米线结构的光电性能分析 |
| 5.3 典型轨道上辐射环境的粒子模型 |
| 5.4 PIN型光伏电池InP纳米线结构的抗辐射特性实验研究 |
| 5.4.1 光伏电池InP纳米线结构的伏安特性位移损伤分析 |
| 5.4.2 与InP块体结构的抗辐射特性比较 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）新型脉冲伽马时间谱探测方法关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 超快脉冲伽马射线探测技术现状 |
| 1.2.1 基于超快发光过程的超快脉冲辐射探测方法研究现状 |
| 1.2.2 基于激光探针的超快脉冲伽马射线探测方法研究现状 |
| 1.3 现有超快脉冲伽马射线探测方法的主要问题表现 |
| 1.4 论文研究内容与构成 |
| 第二章 脉冲伽马射线时间谱测量技术基础 |
| 2.1 超快脉冲射线源及其辐射场基本特征 |
| 2.1.1 激光惯性约束核聚变装置与X/γ辐射场特征 |
| 2.1.2 逆康普顿散射伽马光源 |
| 2.2 超快脉冲伽马射线时间谱探测系统的主要特征量 |
| 2.2.1 探测系统灵敏度与评价方法 |
| 2.2.2 探测系统时间响应特性与评估方法 |
| 2.2.3 探测系统环境适应性 |
| 2.3 信号传输与记录系统时间特征 |
| 2.3.1 测量信号传输介质 |
| 2.3.2 信号记录系统 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于新型钙钛矿单晶的超快闪烁探测方法研究 |
| 3.1 钙钛矿材料简介 |
| 3.1.1 材料结构与性质 |
| 3.1.2 制备与材料表征 |
| 3.2 钙钛矿超快发光现象与物理机制 |
| 3.2.1 伽马射线与闪烁体相互作用过程 |
| 3.2.2 钙钛矿单晶的基本闪烁特性表征 |
| 3.2.3 影响闪烁体发光时间的主要因素 |
| 3.3 闪烁体发光时间及探测系统时间响应实验研究 |
| 3.3.1 基于单光子计数方法的闪烁体发光时间特性研究 |
| 3.3.2 基于超快脉冲激光激发的闪烁系统时间响应特性研究 |
| 3.3.3 探测系统ps级脉冲伽马时间响应特性研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于半导体激光器的“辐射-光”探测方法研究 |
| 4.1 探测方法的物理基础与关键物理量 |
| 4.1.1 探测方法基本原理与原理型系统构成 |
| 4.1.2 伽马射线与半导体相互作用过程 |
| 4.1.3 激光输出功率与辐射场参数的函数关系 |
| 4.1.4 系统时间响应能力的主要影响因素 |
| 4.1.5 探测系统灵敏度的理论分析与伽马灵敏度 |
| 4.2 探测方法原理型系统实验研究 |
| 4.2.1 原理型探测系统建立 |
| 4.2.2 原理型系统实验结果与分析 |
| 4.3 基于MeV级强流脉冲伽马的探测灵敏度实验研究 |
| 4.3.1 实验方案与屏蔽设计 |
| 4.3.2 光电倍增管增益差异测试 |
| 4.3.3 “强光一号”脉冲伽马射线源监测结果 |
| 4.3.4 测量结果处理与分析 |
| 4.4 探测系统时间响应初步实验研究与存在的问题 |
| 4.4.1 时间响应实验的初步实验与存在问题 |
| 4.4.2 系统优化措施与后续实验考虑 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于激光偏振调制的“辐射-光”探测方法研究 |
| 5.1 探测方法物理基础与折射率瞬态辐射效应分析 |
| 5.1.1 半导体内产生的非平衡自由载流子主要物理过程 |
| 5.1.2 自由载流子致半导体折射率变化主要机制分析 |
| 5.1.3 半导体折射率瞬态辐射效应与激光偏振特性的关系建立 |
| 5.2 原理型探测系统设计与关键特征量理论分析 |
| 5.2.1 半导体材料与激光器的选取 |
| 5.2.2 半导体折射率对激光偏振的影响情况 |
| 5.2.3 影响系统探测灵敏度的主要因素 |
| 5.2.4 系统时间响应主要制约因素分析与评估 |
| 5.3 基于透射光垂直偏振调制的原理型系统实验研究 |
| 5.3.1 原理型探测系统建立 |
| 5.3.2 探测系统实验结果分析 |
| 5.4 基于反射光水平偏振调制的原理型系统实验研究 |
| 5.4.1 原理型探测系统实验设计 |
| 5.4.2 探测系统实验结果 |
| 5.5 基于腔内调制的原理型系统探索实验研究 |
| 5.5.1 原理型探测系统实验设计 |
| 5.5.2 系统初步实验结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 应用探索:激光-X射线联袂通讯技术 |
| 6.1 激光-X射线联袂通讯技术原理与系统构成 |
| 6.1.1 激光-X射线联袂通信系统的基本原理 |
| 6.1.2 原理型实验系统构成 |
| 6.2 光阴极驱动激光系统 |
| 6.2.1 激光三倍频设计与实现 |
| 6.2.2 紫外激光纵向整形设计与测量 |
| 6.3 基于光阴极的高重频超快X射线源设计与研制 |
| 6.3.1 电子枪结构与参数设计 |
| 6.3.2 电子枪系统实现与电子束流基本参数测量 |
| 6.4 X射线靶室系统设计 |
| 6.4.1 韧致辐射靶与脉冲X射线特征分析 |
| 6.4.2 X射线源的束流产生与基本参数测量 |
| 6.4.3 原理型系统信号调制与测量初步实验研究 |
| 6.4.4 系统优化设计思路与应用展望 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论与创新点 |
| 7.2 存在问题与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（6）GaAs/AlGaAs量子阱生长及结构性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 GaAs/AlGaAs材料研究进展 |
| 1.2.1 GaAs/AlGaAs单量子阱材料研究进展 |
| 1.2.2 GaAs/AlGaAs多量子阱材料研究进展 |
| 1.3 GaAs/AlGaAs材料光电器件研究进展 |
| 1.3.1 GaAs/AlGaAsQWIP研究进展 |
| 1.3.2 GaAs/AlGaAs纳米线器件研究进展 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第二章 材料制备方法及测试手段 |
| 2.1 半导体材料制备方法简介 |
| 2.2 分子束外延技术(MBE) |
| 2.2.1 MBE设备简介 |
| 2.2.2 MBE设备基本原理 |
| 2.2.3 MBE设备生长机理 |
| 2.3 半导体材料表征技术 |
| 2.3.1 双晶X射线衍射仪理论 |
| 2.3.2 光致发光(PL)理论 |
| 2.3.3 原子力显微镜(AFM)理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 GaAs/Al_xGa_(1-x)As能带结构的模拟与计算 |
| 3.1 能带结构理论及能带计算方法 |
| 3.1.1 能带结构理论 |
| 3.1.2 能带结构计算方法 |
| 3.2 GaAs/AlGaAs能带结构的计算 |
| 3.2.1 电子干涉模型理论 |
| 3.2.2 GaAs/Al_xGa_(1-x)As能态分布模拟计算 |
| 3.2.3 GaAs/Al_xGa_(1-x)AsQWIP波长模拟计算 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 GaAs基量子阱材料生长及物性研究 |
| 4.1 GaAs、AlGaAs合金材料的外延生长 |
| 4.1.1 GaAs合金外延及表征分析 |
| 4.1.2 AlGaAs合金外延及表征分析 |
| 4.2 GaAs/AlGaAs多量子阱材料外延生长 |
| 4.3 GaAs/AlGaAs多量子阱的结构及发光性质研究 |
| 4.3.1 样品XRD表征结果 |
| 4.3.2 样品PL表征结果 |
| 4.3.3 样品PLMapping表征结果 |
| 4.3.4 样品AFM表征结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 快速热退火对GaAs/AlGaAs量子阱的影响 |
| 5.1 快速热退火的样品制备 |
| 5.2 样品XRD表征分析 |
| 5.3 样品室温PL表征分析 |
| 5.4 样品PLMapping表征分析 |
| 5.5 样品AFM表征分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 硕士期间论文发表情况 |
（7）快速热退火对GaAs/AlGaAs量子阱材料结构及发光特性的影响（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 实验部分 |
| 3 结果与讨论 |
| 4 结论 |
（8）In0.22Ga0.78As/GaAs量子阱光致发光谱电子辐照效应研究（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 实验 |
| 2.1 样品选取 |
| 2.2 辐照实验 |
| 2.3 参数测试 |
| 3 结果与讨论 |
| 3.1 光致发光谱 |
| 3.2 发光峰中心波长 |
| 4 结论 |
（9）GaSb基材料的异质外延及物性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 半导体激光器 |
| 1.2 应变量子阱激光器 |
| 1.2.1 应变量子阱激光器简介 |
| 1.2.2 GaSb基材料及在半导体激光器上的应用 |
| 1.2.3 GaAsSb材料及GaAsSb应变量子阱激光器 |
| 1.3 本论文的研究意义及研究思路 |
| 1.3.1 GaAsSb/AlGaAs应变量子阱的研究意义 |
| 1.3.2 本论文的研究思路 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第二章 能带理论及GaSb基材料的基本物理问题 |
| 2.1 半导体材料能带结构与复合机制 |
| 2.1.1 半导体材料的能带结构 |
| 2.1.2 半导体材料中的载流子及其准粒子态和多粒子态 |
| 2.1.3 半导体材料中的复合过程 |
| 2.1.4 半导体中辐射复合的表征 |
| 2.2 载流子局域化理论 |
| 2.2.1 载流子局域化的影响 |
| 2.2.2 局域态集体荧光模型 |
| 2.3 量子阱材料的发光性质 |
| 2.3.1 半导体量子阱结构 |
| 2.3.2 量子阱结构中应变对能带结构的影响 |
| 2.4 GaSb基材料及量子阱中的相关科学问题 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 GaSb薄膜的异质外延及性质研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 GaSb薄膜的同质及异质外延 |
| 3.2.1 同质外延及晶体性质表征 |
| 3.2.2 异质外延及晶体性质表征 |
| 3.3 GaSb薄膜的发光性质 |
| 3.3.1 GaSb材料基本性质及研究进展 |
| 3.3.2 同质外延GaSb薄膜的光学性质 |
| 3.3.3 异质外延GaSb的光学性质 |
| 3.4 GaSb材料的钝化研究 |
| 3.4.1 表面钝化研究进展 |
| 3.4.2 钝化样品制备 |
| 3.4.3 钝化前后样品的光学性质对比 |
| 3.4.4 GaSb钝化机制研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 GaAsSb合金的局域态发光性质及调控研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 GaAsSb的外延生长及能带参数计算 |
| 4.2.1 GaAsSb的外延生长研究进展 |
| 4.2.2 GaAsSb合金在GaAs上的异质外延 |
| 4.2.3 GaAsSb合金的能带性质 |
| 4.3 GaAsSb合金的发光性质研究 |
| 4.4 退火对GaAsSb合金局域态的调控研究 |
| 4.4.1 快速热退火样品制备 |
| 4.4.2 退火对局域态的调控作用 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 GaAsSb/AlGaAs应变量子阱的外延生长及发光性质调控研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 GaAsSb/AlGaAs应变量子阱的理论研究及外延生长 |
| 5.2.1 应变对GaAsSb/AlGaAs量子阱能带结构的影响 |
| 5.2.2 GaAsSb/AlGaAs应变量子阱的外延生长 |
| 5.2.3 GaAsSb/AlGaAs应变多量子阱的晶体质量及发光性质 |
| 5.3 退火对GaAsSb/AlGaAs应变多量子阱发光性质调制的研究 |
| 5.3.1 退火样品制备 |
| 5.3.2 退火对GaAsSb/AlGaAs应变多量子阱中应变及发光性质的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表论文及专利 |
（10）InGaAs/GaAsP量子阱界面结构及其激光器件性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 应变、应变补偿量子阱及能带理论 |
| 1.3 半导体激光器的基本原理和理论参数 |
| 1.3.1 粒子数反转和光增益 |
| 1.3.2 阈值条件和增益分布 |
| 1.3.3 激光谐振腔 |
| 1.4 半导体激光器光电特性及主要参数 |
| 1.4.1 半导体激光器的量子效率 |
| 1.4.2 量子阱激光器的阈值电流密度，特征温度的分析 |
| 1.5 量子阱激光器In GaAs阱层/GaAsP垒层的界面结构 |
| 1.5.1 温度对生长In GaAs/GaAsP界面结构的影响 |
| 1.5.2 势垒高度对In GaAs/GaAsP界面结构及载流子输运的影响 |
| 1.5.3 不同偏角的GaAs衬底对InGaAs/Ga AsP界面结构的影响 |
| 1.6 选题意义和研究内容 |
| 1.6.1 选题意义 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 半导体材料的制备与表征 |
| 2.0 引言 |
| 2.1 外延材料的制备 |
| 2.2 半导体材料的表征手段 |
| 2.2.1 高分辨X射线衍射仪 |
| 2.2.2 半导体光致发光 |
| 2.2.3 原子力显微镜 |
| 2.2.4 拉曼光谱 |
| 2.2.5 其它表征手段 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 温度对应变补偿量子阱中阱/垒界面结构的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 In GaAs/GaAsP多量子阱的制备与表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 HRXRD与表面反射率分析 |
| 3.3.2 AFM表面形貌分析 |
| 3.3.3 SIMS界面分析 |
| 3.3.4 PL光谱分析 |
| 3.3.5 I–V曲线电学特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 势垒高度对In GaAs/GaAsP多量子阱载流子的传输的影响及光电性质 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 量子阱材料的生长、器件制备与性能测试 |
| 4.2.1 量子阱材料的生长 |
| 4.2.2 器件制备 |
| 4.2.3 性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 HRXRD分析 |
| 4.3.2 表面反射率分析 |
| 4.3.3 AFM表面形貌分析 |
| 4.3.4 PL光谱分析 |
| 4.3.5 拉曼光谱分析 |
| 4.3.6 理论仿真分析 |
| 4.3.7 激光器件分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 衬底偏角对In GaAs/GaAsP多量子阱的光致发光以及结构性质的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 量子阱材料的制备与表征 |
| 5.2.1 量子阱材料的制备 |
| 5.2.2 性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 HRXRD与表面反射率分析 |
| 5.3.2 拉曼光谱分析 |
| 5.3.3 AFM表面形貌分析 |
| 5.3.4 变温PL光谱分析 |
| 5.4 本章结论 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 博士学位论文独创性说明 |
| 攻读博士期间取得的科研成果 |
| 发表的论文 |
| 申请专利 |
| 致谢 |
四、带电粒子辐射对GaAs/AlGaAs多量子阱光学性质的影响（论文参考文献）
- [1]应用于单纤双向光互连的垂直集成收发一体芯片[D]. 位祺. 北京邮电大学, 2020
- [2]基于VCSEL和PIN的一体集成光电收发芯片研究[D]. 罗俊伟. 北京邮电大学, 2020
- [3]半导体和有机物材料的自旋注入研究[D]. 高雪. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [4]质子辐射对GaAs和InP纳米线结构空间位移损伤特性研究[D]. 黎发军. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [5]新型脉冲伽马时间谱探测方法关键技术研究[D]. 刘军. 国防科技大学, 2018(01)
- [6]GaAs/AlGaAs量子阱生长及结构性质研究[D]. 智民. 长春理工大学, 2018(01)
- [7]快速热退火对GaAs/AlGaAs量子阱材料结构及发光特性的影响[J]. 智民,方铉,牛守柱,房丹,唐吉龙,王登魁,王新伟,王晓华,魏志鹏. 激光与光电子学进展, 2018(05)
- [8]In0.22Ga0.78As/GaAs量子阱光致发光谱电子辐照效应研究[J]. 玛丽娅,郭旗,艾尔肯,李豫东,李占行,文林,周东. 光学学报, 2017(02)
- [9]GaSb基材料的异质外延及物性研究[D]. 高娴. 长春理工大学, 2017(01)
- [10]InGaAs/GaAsP量子阱界面结构及其激光器件性能研究[D]. 董海亮. 太原理工大学, 2016(08)