研究目的
通过研究内量子效率（IQE）约30%的量子阱的光学特性和结构特征，分析分子束外延生长的Al0.56Ga0.44N/Al0.62Ga0.38N多量子阱的界面粗糙度。
研究成果
AlGaN多量子阱的界面粗糙度平均高度估计为0.3-1纳米，计算值与实测值吻合良好。辐射寿命随温度升高而增加的现象表明，发光源自界面处受电子-空穴散射影响的局域态。
研究不足
该研究假设了赝晶生长，并采用了可能未涵盖所有变量的特定模型。对于发射较短波长的量子阱，界面粗糙度可能更为严重，而高铝组分异质外延的挑战可能会影响结果。
1：实验设计与方法选择：
该研究采用富镓条件下等离子体辅助分子束外延（PA-MBE）技术在蓝宝石衬底上的氮化铝模板上生长AlGaN多量子阱。研究方法包括光致发光（PL）、透射和反射光谱以及高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM），用于表征光学和结构特性。
2：样品选择与数据来源：
样品包括在蓝宝石衬底上的氮化铝模板上生长的Al0.56Ga0.44N/Al0.62Ga0.38N多量子阱和具有相同成分的单层AlGaN。通过各种测量技术从这些样品中获取数据。
3：56Ga44N/Al62Ga38N多量子阱和具有相同成分的单层AlGaN。通过各种测量技术从这些样品中获取数据。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括用于生长的Veeco Gen 930 PA-MBE系统、用于PL激发的三倍频钛宝石激光器、配备PMT检测器的0.75米单色仪、用于温度控制的闭循环氦气恒温器、用于时间分辨PL的热电冷却快速混合光电倍增管、用于反射和透射测量的可变角度光谱椭偏仪以及用于结构成像的HAADF-STEM。材料包括蓝宝石上的氮化铝模板、用于MBE的铝和镓源。
4：75米单色仪、用于温度控制的闭循环氦气恒温器、用于时间分辨PL的热电冷却快速混合光电倍增管、用于反射和透射测量的可变角度光谱椭偏仪以及用于结构成像的HAADF-STEM。材料包括蓝宝石上的氮化铝模板、用于MBE的铝和镓源。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：生长在特定温度下进行（AlN缓冲层为880°C，后续层为780°C），通过控制流量和中断以去除过量镓。PL测量在236nm激发下进行，数据在不同温度和激发强度下收集。反射和透射测量在室温下以特定角度进行。HAADF-STEM用于横截面成像。
5：数据分析方法：
数据分析包括对PL光谱的高斯拟合、用于温度依赖性的Varshni方程、用于时间分辨PL的拉伸指数模型，以及使用薛定谔方程和合金散射与界面粗糙度导致线宽展宽的模型的计算。
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Veeco Gen 930 PA-MBE system
Gen 930
Veeco
Used for plasma-assisted molecular beam epitaxy growth of the AlGaN multiquantum wells.
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frequency-tripled Ti:sapphire laser
Used for photoluminescence excitation at 236nm.
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monochromator
0.75m
Used to analyze photoluminescence emission.
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photmultiplier tube
Used for detection in photoluminescence measurements.
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closed-cycle helium cryostat
Used for temperature-dependent photoluminescence measurements.
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thermoelectrically-cooled fast hybrid photomultiplier tube
Used for time-resolved photoluminescence detection.
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variable-angle spectroscopic ellipsometer
Used for reflectance and transmission measurements.
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high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscope
HAADF-STEM
Used for structural characterization and imaging of the quantum wells.
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