低维多量子阱中载流子输运行为的光致荧光谱分析研究

Photoluminescence is one of the most sensitive and widely-used technologies in studying the physical properties of materials due to its high accuracy and damage free advantages, which is also an effective method to obtain the structure information of the low-dimensional semiconductors. Using photoluminescence to investigate the carrier transport is of great importance. However, in literature, no matter the semiconductor sample is measured under the resonant or non-resonant excitation, the Arrhenius formula and band-tail mode were widely used to depict carrier transport and localized states in quantum wells structure, respectively, leading to an equivocal description of these physical processes. In this project, we design different multi-quantum well structures; study the optical excitation and recombination of electrons and holes using the resonant excitation mode photoluminescence; and compared the results with the non-resonant excitation mode photoluminescence. In this way, we try to establish a photoluminescence method to investigate the carrier transport behavior in multi-quantum wells, and also get a better understanding of the influence of the carrier transport on the optical properties of multi-quantum wells.

光致发光技术由于其精确度高，无损伤特性，被视为研究材料物理特性最为灵敏以及应用最广的手段之一，同时也是获得低维半导体结构信息十分有效的途径。其中，使用光荧光技术来研究载流子输运，有着十分重要的物理意义。然而在以前的相关文献报道中，无论样品处于共振激发或非共振激发情况下，阿伦尼乌斯方程以及带尾模型都被用来分别表征载流子输运过程以及载流子的局域化程度，造成了对这些物理过程模棱两可的描述。本项目将设计不同量子阱结构，通过共振激发研究清楚量子阱中的光激发电子和空穴再复合发光过程，再通过比较非共振激发光荧光测量得到的结果，可以得到量子阱垒上载流子输运过程对量子阱发光的依赖关系。通过本项目的研究，建立一套采用光荧光技术来研究低维多量子阱结构中载流子输运过程的方法，并理清多量子阱结构中载流子输运过程对发光的影响。

光致发光技术由于其精确度高，无损伤特性，被视为研究材料物理特性最为灵敏以及应用最广的手段之一，同时也是获得低维半导体结构信息十分有效的途径。其中，使用光荧光技术来研究载流子输运，有着十分重要的物理意义。然而在以前的相关文献报道中，无论样品处于共振激发或非共振激发情况下，阿伦尼乌斯方程以及带尾模型都被用来分别表征载流子输运过程以及载流子的局域化程度，造成了对这些物理过程模棱两可的描述。本项目pn结作用下的不同量子阱结构，采用共振激发研究清楚量子阱中的光生载流子的输运过程，还研究了共振激发下，量子阱中载流子的逃逸现象。研究发现量子阱中载流子逃逸率达到85%以上，通过光生电流的测量发现该结构也将光吸收系数提升了一个数量级以上。通过本项目的研究，建立了一套采用光荧光技术来研究低维多量子阱结构中载流子输运过程的方法，发现了pn结增强多量子阱结构的光吸收和光生载流子输运逃逸过程。该现象将改变太阳能电池和光电探测器的设计和理解。