InGaN/GaN纳米线电致发光的栅极调控研究

Quantum light source based on quantum dot embedded nanowires is considered a important component in quantum information and quantum authentication field. It generates single photon or entangled photons, generating and transmiting quantum information. Recently, one of the most difficult problems in this research field is to obtain a controlable and integrated electric-pumped light source. This program is designed to study InGaN/GaN nanowires, optimizing gate design to achieve electroluminescence. Further more, add transparent/semi-transparent control-gate to tune the electroinduced doping, and at the same time tune quantum limitted Stark effect and fermi level inside the dot. This research will help to give a deep understanding of the mutiple mechanisms that affect electroluminescence, improve hole injection and luminescent efficiency， optimize the quality of the source, take us one step closer the controlable high quality quantum light source.

基于量子点嵌埋纳米线的量子光源器件被认为是量子信息和量子认证等领域中重要的组成部件之一，它可以产生和发射单光子、纠缠光子等，生成和传递量子信息。当前量子点嵌埋纳米线的光源器件研究的一个重要难题是怎样获得一个可控易集成的电泵浦光源。本项目计划在已有的研究基础上，以掺杂InGaN/GaN纳米线为研究对象，优化电极设计和加工方式，实现纳米线电致发光，并在其基础结构上设计加工透明/半透明栅电极，通过栅极调控的方式调节纳米线电致掺杂，同时通过外加电场对结区量子限制斯塔克效应及量子点费米面位置进行调节，从而达到可控调节电致发光特性的目的。该项目的实施将有助于深入理解影响电致发光的多种不同物理机制，同时有助于改善空穴注入能力，提高发光效率，优化光源品质，获得可控的高品质量子光源。

低维物理体系具有较强的尺寸约束，量子效应表现较为明显，且环境影响因素相对简单，为物理学研究提供了一个良好的研究平台，也是高品质量子功能器件制备的优质材料。基于量子点嵌埋纳米线，可以制备用于量子信息与量子认证等领域的量子光源器件，产生和发射单光子、纠缠光子，传递量子信息。量子点嵌埋纳米线光源器件研究的一个主要难点是制备稳定可控的电泵浦光源，它能够大幅降低系统光路复杂度，提高系统的集成度和可控性。本项目执行期内，基于自组织生长InGaN/GaN量子点嵌埋纳米线，以及用自上而下（top-down）方法刻蚀InGaN/GaN、AlGaN/GaN外延片获得的量子点/阱嵌埋纳米线，开展了电致发光光源和调控研究，主要完成以下内容研究：.1、制备了带有栅极调控结构的InGaN/GaN水平纳米线电致发光器件，基于该器件进行了输运、发光及光电响应研究；并制备了附着Pd薄层的InGaN/GaN纳米线输运器件做了氢气传感器应用的尝试;.2、研究并完成了使用PS小球掩膜方法，制备自上而下（top-down）垂直纳米线结构，通过干法刻蚀与湿法腐蚀相结合的方法，获取高深宽比纳米线阵列结构，实现集体激发器件电极制备；.3、研究并完成了使用电子束光刻掩膜方法，制备自上而下（top-down）垂直纳米线结构，通过干法刻蚀与湿法腐蚀相结合的方法，优化纳米线形貌及阵列摆放规范，实现集体/独立激发器件电极制备。.4、对垂直纳米线器件的输运和光致发光/电致发光性能进行了观测研究。