半导体量子点及其应用（Ⅱ）.pdfVIP

维普资讯 评 述 半导体量子点及其应用 (Ⅱ)水 赵凤瑷 张春玲 王占国 (中国科学院半导体研究所 半导体材料科学重点实验室 北京 100083) Shchekin和Deppe 以两层 InAs／GaAs量子点为有 4 半导体量子点的应用 源区，并对GaAs势垒层进行P型掺杂，制成的量子 点激光器当温度达到 167~C时，仍保持基态激射波 理论分析表明，基于三维受限量子点的分离态 长1．31rm；在0^80℃时的特征温度达 161K．目前 密度函数的量子器件，以其独特的优异电学、光学性 GaAs基上的GaInNAs 量子点和 InP基量子点的 能和极低功耗，在纳米电子学、光电子学，生命科学 光致发光谱峰值波长已扩展到光纤通信的另一个窗 和量子计算等领域有着极其广泛的应用前景，本文 口1．551xm附近，显示了它们作为光纤通信光源的 仅就量子点在量子点激光器、量子点红外探测器、单 重要应用前景． 光子光源、单电子器件和量子计算机等方面的应用 半导体激光器研制的另一个热点就是垂直腔面 作一简单的介绍． 发射激光器 (VCSEL)．VCSEL具有光束质量好，低 4．1 半导体量子点激光器 电流工作，面发射便于器件平面集成和光耦合应用 量子点激光器与现已发展得很成熟的量子阱激 等特点．若将VCSEL的量子阱有源区用单层或多层 光器的惟一不同是量子点激光器的有源区是由量子 量子点代替，就可制成量子点VCSEL，预料它会有 点构成的，而不是量子阱．由于二者的结构相似，工 更优越的性能．自从 1996年Saito等人 研制成功 艺兼容，加之量子点激光器具有量子阱激光器无与 第一只室温电注人工作的量子点VCSEL以来，量子 伦比的优异性能，故量子点激光器的研制是量子点 点VCSEL的研制进展很快．1999年，德克萨斯大学 应用的首选器件．自从 1994年第一个基于应变自组 的Zou和 Huffaker 在 GaAs衬底上，以三层 In— 装 InAs／GaAs量子点的激光器研制成功以来，研究 GaAs量子点为有源区制成的连续波基态激射量子 进展十分迅速，特别在大功率量子点激光器的研发 点垂直面发射激光器，室温工作时激射波长 方面取得了突破，工作寿命已达数千小时．有关量子 1．06；rm，阈值电流密度895A／cm．2000年，Lott和 点激光器的研究进展请参阅王占国的综述文章 ， Ledentsov 首次在GaAs(001)n型衬底上以三层 这里仅就长波长单模量子点激光器近年来的研究进 InAs／GaAs量子点为有源区制成了量子点垂直面发 展作一简单介绍． 射激光器．室温工作波长 1．31xm，阈值电流密度 为了克服光通信用1．31xmInGaAsP／InP量子阱 2812A／cm．2002年，这一小组研制的InGaAs／GaAs 激光器 710低导致的波长漂移等缺点，近年来，理论 量子点VCSEL连续波激射最大功率0．8mW，微分 预测具有高710的GaAs基 1．31xm量子点激光器的 效率达60％[45J． 研制受到人们广泛地重视，研究的难点主要是如何 计算表明，量子阱激光器阈值电流可低达0．1mA 制备足够大而又无缺陷的InAs量子点．2001年，Qiu (已基本实现)．对于量子点系统，Miyamoto 等曾计 和Gogna 等将四层 InAs量子点置于应变 InGaAs