量子阱器件的发展.docx

    量子阱器件的发展    　　以下是小编整理的关于量子阱器件的发展的论文，本文首先介绍了量子阱的基本原理，然后重点介绍了量子阱器件的结构，最后总结了量子阱的各个应用领域欢迎大家借鉴哦~　　摘 要：半导体量子阱材料的发展，极大地拓宽了光电材料的范围，而量子阱材料本身也被广泛应用于制作各种光电器件　　关键词：量子阱;器件;红外探测器;激光器;　　1 、引言　　量子阱器件，即指采用量子阱材料作为有源区的光电子器件，材料生长一般是采用MOCVD外廷技术这种器件的特点就在于它的量子阱有源区具有准二维特性和量子尺寸效应二维电子空穴的态密度是台阶状分布，量子尺寸效应决定了电子空穴不再连续分布而是集中占据着量子化第一子能级，增益谱半宽大为降低、且价带上轻重空穴的简并被解除，价带间的吸收降低　　2、 量子阱器件基本原理　　2.1 量子阱基本原理[1]　　半导体超晶格是指由交替生长两种半导体材料薄层组成的一维周期性结构.以GaAs/AlAs半导体超晶格的结构为例:在半绝缘GaAs衬底上沿[001]方向外延生长500nm左右的GaAs薄层，而交替生长厚度为几埃至几百埃的AlAs薄层这两者共同构成了一个多层薄膜结构。

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边的GaAs层，“落入”GaAs材料的导带底，只要GaAs层不是太薄，电子将被约束在导带底部，且被阱壁不断反射换句话说，由于GaAs的禁带宽度小于AlAs的禁带宽度，只要GaAs层厚度小到量子尺度，那么就如同一口阱在“吸引”着载流子，无论处在其中的载流子的运动路径怎样，都必须越过一个势垒，由于GaAs层厚度为量子尺度，我们将这种势阱称为量子阱.　　当GaAs和AlAs沿Z方向交替生长时，图2描绘了超晶格多层薄膜结构与相应的的周期势场其中a表示AlAs薄层厚度(势垒宽度)，b表示薄层厚度(势阱宽度)如果势垒的宽度较大，使得两个相邻势阱中的电子波函数互不重叠，那么就此形成的量子阱将是相互独立的，这就是多量子阱多量子阱的光学性质与单量子阱的相同，而强度则是单量子阱的线性迭加另一方面，如果两个相邻的量子阱间距很近，那么其中的电子态将发生耦合，能级将分裂成带，并称之为子能带而两个相邻的子能带　　之间又存在能隙，称为子能隙通过人为控制这些子能隙的宽度与子能带，使得半导体微结构表现出多种多样的宏观性质。

　　2.2 量子阱器件　　量子阱器件的基本结构是两块N型GaAs附于两端，而中间有一个薄层，这个薄层的结构由AlGaAs-GaAs-AlGaAs的复合形式组成　　在未加偏压时，各个区域的势能与中间的GaAs对应的区域形成了一个势阱，故称为量子阱电子的运动路径是从左边的N型区(发射极)进入右边的N型区(集电极)，中间必须通过AlGaAs层进入量子阱，然后再穿透另一层AlGaAs　　量子阱器件虽然是新近研制成功的器件，但已在很多领域获得了应用，而且随着制作水平的提高，它将获得更加广泛的应用　　3 、量子阱器件的应用　　3.1 量子阱红外探测器　　量子阱红外探测器(QWIP)是20世纪90年代发展起来的高新技术与其他红外技术相比，QWIP具有响应速度快、探测率与HgCdTe探测器相近、探测波长可通过量子阱参数加以调节等优点而且，利用MBE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阵列正因为如此，量子阱光探测器，尤其是红外探测器受到了广泛关注　　QWIP是利用掺杂量子阱的导带中形成的子带间跃迁，并将从基态激发到第一激发态的电子通过电场作用形成光电流这一物理过程，实现对红外辐射的探测。

通过调节阱宽、垒宽以及AlGaAs中Al组分含量等参数，使量子阱子带输运的激发态被设计在阱内(束缚态)、阱外(连续态)或者在势垒的边缘或者稍低于势垒顶(准束缚态)，以便满足不同的探测需要，获得最优化的探测灵敏度因此，量子阱结构设计又称为“能带工程”是QWIP最关键的一步另外，由于探测器只吸收辐射垂直与阱层面的分量，因此光耦合也是QWIP的重要组成部分 免费论文下载中心 　　3.2 量子阱在光通讯方面的应用　　光通信是现代通信的主要方式，光通讯的发展需要宽带宽、高速、大容量的光发射机和光接收机，这些仪器不仅要求其体积小，质量高，同时又要求它成本低，能够大规模应用，为了达到这些目的，光子集成电路(PIC’S)和光电子集成电路(OEIC’S)被开发出来但是，通常光子集成电路和光电子集成电路是采用多次光刻，光栅技术、干湿法腐蚀技术、多次选择外延生长MOCVD或MBE等复杂工艺，从而可能使衔接部位晶体质量欠佳和器件间的耦合效率低下，影响了有源器件性能和可靠性　　近20年来发展了许多选择量子阱无序或称之为量子阱混合(QWI)的新方法，目的在于量子阱一次生长(MOCVD-QW)后，获得在同一外延晶片上横向不同区域具有不同的带隙、光吸收率、光折射率和载流子迁移率，达到横向光子集成和光电子集成的目的，这样就避免了多次生长和反复光刻的复杂工艺。

　　4、 结语　　半导体超晶格和量子阱材料是光电材料的最新发展，量子阱器件的优越性使得它活跃在各种生产和生活领域目前，在光通信、激光器研制、红外探测仪器等方面，量子阱器件都得到了广泛的应用随之科学技术的不断进步，我们相信，半导体超晶格和量子阱材料必然在更多领域发挥其独特的作用　　参考文献：　　[1]陆卫，李宁，甄红楼等.红外光电子学中的新族—量子阱红外探测器[J].中国科学，2009，39(3)：336～343.　　杜鹏，周立庆.面向工程化应用的量子阱红外探测材料制备研究[J].激光与红外，2010，40(11)：1215～1219.　　毕艳军，郭志友，于敏丽等. P型GaMnAs/AlGaAs量子阱红外探测器研究[J].激光与红外，2008，38(8)：784～786.　　谭智勇，郭旭光，曹俊诚等. 基于太赫兹量子阱探测器的太赫兹量子级联激光器发射谱研究[J].物理学报，2010，59(4)：1000～3290.第二篇：发展报告 2400字　　第一学期：你积极参加班级活动和体育锻炼，能最大限度的融入到集体当中去，为班级的建设添砖加瓦，为学校的事务跑前跑后你还关心同学，热爱集体，是同学们的好伙伴，老师的好帮手。

但你在学习成绩方面并不理想，课堂上经常走神和作业完成不认真是你最大的缺点希望你在将来的日子里能把关心同学的热情更多的融入到学习中去，发扬优点，改正不足，努力提高学习成绩，继往开来，争取进步，用实际行动证明自己非凡的能力，迎来梦想中的春天!　　第二学期：你是个可爱善言的大男孩，思维敏捷，能言善辩，团结同学，热爱班级，是老师的好帮手，同学的好伙伴有运动和艺术细胞，球场上经常能看到你挥汗如雨的身影，出众的毛笔字又使你备受同学们关注，同时还在活动中为班级取得了荣誉但学习成绩还不够理想，主动性还不够高，纪律上也有很多不足，大错不犯，小错不断，让老师对你有一些头疼，太重的凡心严重影响了你的发展希望你今后能更加勤奋的学习，努力向上，激流勇进，更上一层楼，争取优异成绩　　第三学期：你在本学期的表现上较上学期有较大的提高上课效率也比以往好了很多，能认真听讲，跟随老师的思路去思考，每当看见你认真思考的眼神老师都会感到很欣慰你开朗也喜欢与同学交朋友，经常能看见你热心的关心和帮助同学，不计回报的献出自己的力量也有很强的集体荣誉感，能为班级的利益着想，为班级的建设贡献出自己的力量但如果你能把成绩再提高一下，克服一些小毛病，你将更加出色。

希望你能够发扬优点改正不足，创造一个更优秀的自己　　第四学期：你在本学期的表现上较上学期有更大的提高上课效率也在稳步提升，你喜欢帮助同学，热心但不失细心，也有很强的集体荣誉感，班级的得与失都能牵动你的真感情，为班级的利益着想，为班级的荣誉奋斗而且本学期你在学习上有了很大的改观，成绩也进步很快，可以用巨大的飞跃来形容，老师感到很高兴，同学们也有很多对你刮目相看，把你当作榜样来看希望你能够发扬优点改正不足，在前进的路上加快脚步，创造一个更加完美的自己，取得更大的进步　　第五学期：你很热心，关心同学是你忘不了的习惯每当班中有谁遇到困哪，你都会毫不犹豫地伸出援手，帮同学们走出困境，自己却不计回报你用自己的努力和付出，取得了自己成绩上的进步，在一次次考试中渐渐走进了班级的前列纪律上的进步使你更加受欢迎，老师看到你的这些进步感到很高兴相信吧，每一分耕耘都会有回报，每一分付出上天都能看得见希望你能更加努力，积极进取，争取更上一层楼，用不朽的青春和汗水去创造属于自己的凤凰涅槃!　　第六学期：你是一个能在关键时刻爆发出令人吃惊的能量的学生，在过去的日子里，你能做到学习工作专心致志，团结同学乐于助人，这使你在学习上取得了很大的进步，甚至还取得了语文成绩级部第一，基本能力级部第五的骄人成绩。

每当有同学遇到困难，你就会无私地关心帮助他摆脱困境，并以此为乐，自己不但不计回报，却还常常付出很多希望你能再接再厉，在学习生活中把自己的潜能发挥到极致，相信你定能有丰厚的收获，取得自己高中三年来最大的一次胜利!　　自评：时光如梭，转眼即逝，当毕业在即，回首三年学习生活，历历在目　　在我刚上高中的一段时间内，因为心里和外界种种原因的作用，我并没有一开始就将精力转到学习上来，因此造成了基础上的漏洞，同别的同学拉开了差距，渐渐地，差距被逐渐拉大，我在一段时间内甚至丧失了赶超其他同学的信心高一高二两年时间内，我曾想追赶上来，并多次参加学生会等学校组织内部职务的竞选，但都没能如愿，自己学习成绩的落后给我的发展造成了极大的阻碍，我自此下定决心，尽全力提升学习成绩上高三以后，我进一步认识到了学习的重要性，并通过正确的学习方法和坚持不懈的努力取得了比较大的进步，更是取得了一模考试语文级部第一，基本能力级部第五的好成绩，不足之处我也在积极地改正中　　在这期间，我没有忽视同学们之间的友谊，努力维系着同大家的良好关系，设身处地的体会着朋友们的困难，并热心的为他们提供帮助，不求回报，同时也不忘保持着自己良好的道德修养。

　　作为一名团员，我是思想进步的，遵守并维护社会公德，积极投身学科实践，关心国家大事和时政新闻在团组织的领导下，力求更好地锻炼自己各项能力，提高自己的思想觉悟　　高中三年将是我人生中刻骨铭心的一段经历，在这段时间里，我仿佛体会到了各种滋味，这段难忘的记忆将是我未来人生道路上最宝贵的经验!　　班主任：三年的高中生活，你给我留下了深刻的印象你热爱集体，团结同学，遵守纪律，认真履行每一份责任你积极参加学校组织的各种活动，履行应尽的义务在课上你能够认真听讲，认真跟随老师的讲课思路，听从老师的话课下你能够认真复习，这足以体现你对学习的注重与渴望你的表现让老师看到了你的沉稳与自信，是的，自信是成功的重要一点，有了自信我们才会走向成功一年又一年，你的成长，你的懂事，同样让我感到非常高兴你热爱劳动，具有极强的动手动脑能力的你常常无私的为班级修理损坏的公物你也更加刻苦了，更加努力了，你的上进心提高了你的成绩但是，你也有不足，有些科目成绩比较弱，希望你能够弥补弱科，发展优势，改掉缺点，往好处发展高三是我们人生道路上的第一个槛，通过它，我们的人生才会绽放出光彩高三的你，拥有了自信，同时也让大家注意到了你出色的领导能力和卓越的策划能力，你有成为一个团体的大脑的潜质。

选择了这条路，你就要坚定不移，百折不挠，只有这样，才不会被半途中的坎坷所难倒，才不会被丛生的荆棘挡住去路，毫不犹豫，勇往直前，直到走完这条路，看到前方昨天已经过去，今天已经开始，明天。