关于量子阱器件的发展及其应用

关于量子阱器件的发展及其应用
1引言
量子阱件，即指采用量子阱材作为有源区的光电器件，材料生长一般是采用MOCVD外廷技术。

这种器件的特就在于它的量子阱有源区具有准维特性和量子尺寸应。

二维电子空穴的态密度是阶状分布，量子尺寸效应决定了子空穴不再连续分布而是集占据着量子化第一子能级，益谱半宽大为降低、且价带上轻重穴的简并被解除，价带间的吸降低。

2量子阱器件基本原理
2.1量子基本原理[1]
半导体超晶格是指由替生长两种半导体材料薄层组成的维周期性结构.以GaAs／AlAs半导体晶格的结构为例:半绝缘GaAs衬底沿[001]方向外延生500nm左右的GaAs薄层，而交替生厚度为几埃至几百埃的AlAs薄层。

这两者共同构成了一多层薄膜结构。

GaAs的晶格常数为0.56351nm，AlAs的晶格常数为0.56622nm。

由于AlAs的禁带宽度比GaAs的大，AlAs层中的电子和空穴将进入两的GaAs层，“落入”GaAs材料的导带底，只要GaAs层不是太薄，电将被约束在导带底部，且被阱壁不断反射。

换句话说，于GaAs的禁带宽度小于AlAs 的禁带宽度，只要GaAs层厚度小量子尺度，那么就如同一口阱在“引”着载流子，无处在其中的载流子的运动径怎样，都必须越一个势垒，由于GaAs层厚度为量子尺，我们将这种势阱称为量子.
当GaAs和AlAs沿Z向交替生长时，图2描了超晶格多层薄膜结构
与应的的周期势场。

其中a表示AlAs薄层厚度，b表示薄层厚度。

如果势垒宽度较大，使得两个相邻阱中的电子波函数互不重叠，么就此形成的量子阱是相互独立的，这就是多量子。

多量子阱的光学性与单量子阱的相同，而强度是单量子阱的线性迭加。

另方面，如果两个相邻的量子阱间距近，那么其中的电子态将发耦合，能级将分裂带，并称之为子能带而两个相邻的子能带
之间又存在能隙，为子能隙。

通过人为控这些子能隙的宽度与子能带，使得半导体微结构现出多种多样的宏观性。

2.2量子阱器件[2]
量子阱器件基本结构是两块N型GaAs附于两端，而中间有一个层，这个薄层的结构由AlGaAs-GaAs-AlGaAs的复合形式组成，。

在未加偏压时，各个区的势能与中间的GaAs对应区域形成了一个势阱，故称为量子。

电子的运动路径是从左边N型区入右边的N型区，中间必须通过AlGaAs层进入量子阱，后再穿透另一层AlGaAs。

量子阱器件虽是新近研制成功的器件，但已在很领域获得了应用，而且着制作水平的提高，它将获得更加广泛的应用3量子阱器件的用3.1量阱红外探测器[3]
量子阱红外测器20世纪90年代展起来的高新技术与其他红外技术相，QBE和MOCVD等先进工艺可生长出高品质大面积和均匀的量子阱材料，容易做出大面积的探测器列。

正因为如此，子阱光探测器，尤其是红外探器受到了广泛关注。

QOCVD或MBE等复杂工艺，从而可能使衔部位晶体质量欠佳和器
件间耦合效率低下，影响了有源件性能和可靠性。

近20年来发展了许多选择量子无序或称之为量子混合的新方法，目的于量子阱一次生长后，获得在同一外延片上横向不同区域具有不同的带、光吸收率、光折射率和流子迁移率，达到横光子集成和光电子成的目的，这样就免了多次生长和反复光的复杂工艺。

4结
导体超晶格和量子阱料是光电材料的最新发，量子阱器件的优越性得它活跃在各种生产和生活领域。

前，在光通信、激光器研、红外探测仪器等方，量子阱器件都得到了广泛的用。

随之科学技术的不断步，我们相信，半导体超晶和量子阱材料必然在更多领域发其独特的作用。

参考献：
[1]陆卫李宁，甄红楼等．红外光电学中的新族—量子阱外探测器［J］．中国科学，2009，39：336～343．
[2]杜鹏，周立庆．面向程化应用的量子阱红外探测材料备研究［J］．激光与红外，2010，40：1215～1219．
[3]毕艳军郭志友，于敏丽等.P型GaMnAs/AlGaAs量子阱红外探测器研［J］．激光与红外，2008，38：784786．
[4]谭智勇，郭旭，曹俊诚等.基于太赫兹量子阱探测器的赫兹量子级联激光器发射谱研究［J］．物理学报，2010，59：1000～3290．免费论文下载心。