关键词:
多量子阱
红外探测器
结构设计
分子束外延生长
红外吸收测试
电子态
红外吸收
红外探测器材料
摘要:
该文描述了GaAs/AlGaAs和AlAs/AlGaAs多量子阱红外探测器的结构设计、材料的分子束外延生长和红外吸收测试,分析解释了一些与吸收有关的现象.研究人员观察到在GaAs/AlGaAs多量子阱中束缚态到连续态跃迁吸收谱非常窄,其谱宽仅仅是以前报导的十分之一.先前人们把这种宽谱特性旭因于连续态子能级的展宽,从而人们认为要设计一窄响应的多量子阱红外探测器,必须采用束缚态到束缚态的跃迁机制.该文计算指出连续态子能级的展宽的影响很小;而阱宽不一致将使多量子阱子带跃迁探测器响应谱宽大大增加.研究人员设计生长了-GaAs/AlGaAs多量子阱结构,其多量子阱区交替包含厚度稍有差别的GaAs阱,测量结果得到一宽度为阱宽一致时的6倍的吸收谱.所以当阱宽一致时,仍可采用束缚态到连续态跃迁多量子阱结构去获得一窄响应的红外探测器.同时可以交替生长厚度不一致的量子阱获得一宽响应的探测器.该文进一步分析了阱宽起伏对多量子阱电子态和红外吸收的影响.分析表明,阱宽不一致阱中电子更加局域,不但使子带间跃迁吸收谱宽大大增加,而使其吸收峰红移.同时还将导致各量子阱中子带内等离子振荡不能同相,因而子带内等离子振荡从类体模方式变为二维模振荡方式.各量子阱中的等离子振荡振幅将互相抵销,导致吸收很弱,难以观察到.分析结果与他们的实验现象相符,并解释了他们观察的现象与其他一些研究组的报导结果的差异的原因.研究人员组以前加偏振片分析子带间跃迁吸收和平面内等离子振荡吸收时,观察到如下一个奇怪的现象.偏振光沿样品边缘45°斜角入射,偏振矢量平行于入射平面,沿生长方向(z)和阱平面各有二分之一的光强,但测量结果表明子带间吸收增强,平面内等离子振荡吸收消失.该文分析了集体振荡吸收时偏振光在多量子阱中的干涉行为.当发生集体振荡吸收时,电磁波在阱地势垒的界面处全反射.当偏振光45°斜入射时,入射光和反射光在平行阱平面的电场矢量抵销,z方向加强.由此解释了该现象.研究人员用分子束外延技术在GaAs(112)面上生长了X能谷AlAs/AlGaAs直入射多量子阱红外探测器材料.研究人员第一次在非直接带隙AlAs/AlGaAs多量子阱中观察到波长位于8-12μm大气窗口的吸收峰(11.6μm).