Be, Si 摻雜調控GaAs 納米線結構相變及光學特性*

亢玉彬 唐吉龍? 李科學? 李想 侯效兵楚學影 林逢源 王曉華 魏志鵬

1) (長春理工大學, 高功率半導體激光國家重點實驗室, 長春 130022)

2) (長春理工大學理學院, 長春 130022)

(2021 年4 月23 日收到; 2021 年5 月25 日收到修改稿)

1 引 言

GaAs 材料具有直接帶隙、高電子遷移率等優良屬性, 被廣泛應用在場效應晶體管[1]、激光器[2]、光電探測器[3]和光伏器件[4]等領域. GaAs 納米線因在光子集成器件中前景廣闊而備受關注, 高質量GaAs 納米線的可控制備是器件實用化的前提,過去的幾十年里, GaAs 基納米線的生長機制得到了廣泛的研究, 通常GaAs 薄膜材料為立方閃鋅礦(zinc blende, ZB)結構, 但隨著尺寸的減小, 一維納米材料中出現了六方纖鋅礦(wurtzite, WZ)相[5]. WZ/ZB 混合相的存在對納米線的電學和光學性能產生了嚴重的影響, 顯著降低了納米線中載流子遷移率和輻射復合效率[6-8]. 2009 年, Parkinson等[6]觀察到堆垛層錯密度的增加使GaAs 納米線的載流子遷移率從2250 降低到1200 cm2/(V·s).Thelander 等[7]在InAs 納米線中觀察到了WZ/ZB混合相比單一相高2 個數量級的電阻率. 2013 年,Woo 等[8]對生長的InP 納米線室溫光致發光光譜測試, 發現無缺陷純相ZB 結構納米線發射強度是具有孿晶缺陷或混相結構納米線發射強度的7 倍.WZ 結構和ZB 結構之間的多型晶界作為電子和聲子的散射中心, 對電子和聲子輸運產生不良影響.因此消除WZ/ZB 混相結構及降低納米線的缺陷對提高載流子傳輸和器件性能具有決定性作用.

近幾年, 大量研究工作致力于開發將WZ/ZB混相結構轉變為純相ZB 或者WZ 結構生長工藝.主要是通過控制納米……