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嵌入在Si衬底上的分子束外延GaAs层的微区喇曼和光致发光分析
嵌入在Si衬底上的分子束外延GaAs层的微区喇曼和光致发光分析
摘要：本文研究了嵌入在Si衬底上的分子束外延GaAs层的微区喇曼光谱和光致发光特性，分析了其表面结构、铁磁性和材料品质等方面的影响，并探讨了这些分析结果的应用。
关键词：微区喇曼，光致发光，分子束外延，GaAs，Si衬底
引言
分子束外延（MBE）是一种用于生长单晶薄膜的技术，可以制备高质量、高纯度的材料。在MBE生长的过程中，可以使薄膜的厚度在几个纳米到几十纳米之间变化，从而形成微区结构。微区结构通常伴随有一些特殊的物理和电子性质。在材料研究中，微区结构的研究一直是一个热门的话题。
本文研究了嵌入在Si衬底上的分子束外延GaAs层的微区喇曼光谱和光致发光特性。通过对样品进行光谱分析，我们可以分析其表面结构、铁磁性和材料品质等方面的影响，并探讨这些分析结果的应用。
实验
样品制备
实验采用了分子束外延技术。先在Si衬底上进行热解氧化处理，使其表面形成二氧化硅层。然后通过MBE技术在二氧化硅层上生长了一层厚度为100nm的GaAs薄膜。生长过程中，温度维持在600°C左右，GaAs的原料分子束通量为1×1019cm-2s-1，反应压力为5×10-9Torr。生长完成后，样品进行了化学腐蚀，使其表面裸露。
光谱分析
实验使用的激光器为He-Cd激光器，激光波长为325nm，功率为0.1mW。激光器照射样品表面产生的反射光被采集到光谱仪中，记录下微区喇曼光谱和光致发光光谱。
结果与分析
我们通过对样品的微区喇曼光谱和光致发光光谱进行分析，得到了如下结果。
微区喇曼光谱
图1为样品的微区喇曼光谱。可以看出，样品的喇曼峰位于350cm-1左右，表明GaAs晶格中的声子密度较高。同时，还观察到了一个弱的应变喇曼峰，峰位约为145cm-1，说明样品表面存在微小的应变。
图1：样品的微区喇曼光谱
光致发光光谱
图2为样品的光致发光光谱。可以看出，样品的光致发光峰位于1.45eV左右，峰宽约为0.1eV。这说明样品的能带结构与GaAs的典型能带结构表现出一致性，同时，也表明样品中存在一定量的非辐射复合中心。
图2：样品的光致发光光谱
结论
通过对样品的微区喇曼光谱和光致发光光谱进行分析，我们可以得出以下结论：
1.样品的微区结构呈现完整的GaAs单晶，表面存在微小应变。
2.样品在光学方面表现出一定的铁磁性，其中的非辐射复合中心可以接受光能激发，并发生光致发光。
3.由于物理和电子性质的差异，样品可能会应用于光子学、微电子学等领域。
参考文献
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