半导体表面量子结构受限量子态的原位光谱研究

半导体低维结构是当今半导体物理研究的热点领域，半导体单量子结构是相关研究的基础，而在低维体系中，表面和界面将起重要作用。由于实验技术的限制，人们对半导体表面单量子结构的受限量子态的了解还很少。在本研究中，我们将优化并建立适合于分子束外延生长（MBE）系统上原位测量的高分辨低温光谱系统（调制反射和荧光光谱），利用分子束外延技术生长不同结构的GaAs 表面量子阱和InAs表面量子点, 以及在图形衬底上生长生长有序的量子点晶体。利用原位光谱技术揭示在不同温度下表面量子阱和表面量子点电子能态间光跃迁过程及其与表面态的相互作用规律，并考察不同环境对表面量子结构受限量子态的影响。另外探索利用原位光谱技术监控量子点生长演化过程，探索量子点晶体中由于激子之间耦合导致的相干行为。

本课题在实验系统的建立，半导体材料的生长和原位光谱研究等方面展开系统工作，具体完成情况如下:.1) 建立了新的荧光，反射和调制光谱测量系统。通过将该光调制反射光谱和荧光光谱测量手段与分子束外延生长技术的有效结合，建立毫电子伏分辨率的光谱测量系统。建立了和分子束外延系统相连接的低温样品台，该样品台的温区可达到10-500K。从而实现很大温区范围的变温光谱研究。.2) 利用分子束外延技术生长不同结构的GaAs 表面量子阱和InAs表面量子点,利用建立的原位光谱研究半导体表面量子结构。研究在不同温度下受限电子态光跃迁机理。并系统研究其不同受限量子态与表面态间距离的原子层量级的依赖关系，揭示两种能态间相互作用规律。考察不同环境下对表面单量子结构受限量子态的影响。.3)探索利用不同方法构造不同结构的GaAs图形衬底，在此基础上成功生长高质量有序的GaAs纳米线阵列。并探索有序GaAs纳米线-InAs量子点的有序阵列，为探索有序的InAs量子点晶体的生长提供基础。成功生长高质量的GaAs/AlGaAs量子阱纳米线和InAs纳米线阵列，在此基础上成功研制成功相关的纳米线红外探测器。