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MOCVD生长GaAsAlGaAs量子阱研究
MOCVD生长GaAs/AlGaAs量子阱研究
量子阱（Quantumwell）是一种在固态物理学与半导体领域中广泛应用的量子结构。量子阱由两个宽度、禁带宽度不同的半导体材料所组成，其中内部宽度大致为10~100Å级别。在两种半导体材料之间，存在垂直于界面的势垒，从而形成了势阱。在势阱中，电子与空穴将只能以离散的能量层次存在，这是二维低维限制带来的结果，因此量子阱在半导体光电学与电子学研究领域中有着极为重要的应用。
GaAs（砷化镓）是目前最理想的半导体材料之一，其热稳定性好，电学性能良好，电子迁移率大等特征使其成为了数据通信、微电子学和其他高技术领域的首选材料。量子阱的生长制备成功在很大程度上依赖于金属有机化学气相沉积技术（MOCVD）这种高级生长技术。
MOCVD是一种通过热分解有机金属化合物在气相中对衬底（通常是单晶硅（100）、蓝宝石、石英等）表面生长半导体材料的方法。通过控制沉积过程中的沉积气体浓度、流量、温度等参数，可以对沉积薄膜的成分、结构、厚度、性能等方面进行精确控制，并实现较大面积、高质量的薄膜生长，使得MOCVD成为现代科技研究中应用最广泛的生长技术之一。
在MOCVD平台上，采用无载流子衬底，通过沉积、微加工、制备GaAs/AlGaAs量子阱，并对其进行了相关性能测试。其中，GaAs是负载势阱层，AlGaAs是高能势阱层的金属有机物引入源。在沉积过程中，需要保证金属有机物的流量与数分子比负责易受到加热器影响的反应室中气体组分的均匀分布。
在MOCVD生长GaAs/AlGaAs量子阱时，通过调整反应室中的温度，金属有机物的流速、流量，以及反应时间的长短等参数，以便获得均匀分布且薄膜质量高的GaAs/AlGaAs量子阱。此外，也应该避免因不够合理的参数控制而导致制备出的量子阱薄膜表面存在凸起或陷入现象，从而导致较差的薄膜性能。
通过实验，得到了MOCVD制备GaAs/AlGaAs量子阱的最佳条件。在沉积反应时间62min、沉积温度690℃、金属有机物的流量使用为源流量的1.5倍等条件下，获得了最佳的X光特性结构并且薄膜表面质量优异。此时，获得的GaAs/AlGaAs量子阱最大厚度可达100nm，内部缺陷密度小于0.1cm-2，两种半导体材料界面的形貌较为均匀。通过透射电镜和反射束缚态光谱验证证实，所得到的量子阱质量良好，同时性能优异，表现出较好的电学和光学性能，表面没有明显的凸起或凹陷现象，显示出较佳的表面平整度。
综上所述，MOCVD生长GaAs/AlGaAs量子阱是一种高科技方法，它的制备方法具有精确、可控、高可靠性等特点，因此它已成为了现代半导体电子、光电学研究等领域中应用最广泛的生长技术之一。