研究目的
研究嵌入量子阱的外变形纳米带中的应变-光电耦合机制,重点是通过曲率诱导应变调控能带结构和光电特性。
研究成果
该研究成功建立了变形量子阱纳米带中应变-光电耦合的理论模型,通过曲率诱导应变实现带隙调控。该模型与实验微区光致发光(μ-PL)测量结果相符,展现出设计波长可调谐光电器件的潜力。未来工作可探索其他材料体系及更复杂的形变模式。
研究不足
该研究仅限于Al0.3Ga0.7As/GaAs材料体系及单轴弯曲;未广泛涵盖双轴变形及其他材料。模型假设恒定弯曲曲率,可能无法完全捕捉复杂变形。实验测量受限于器件制备精度与材料的断裂极限。
1:实验设计与方法选择:
研究涉及在柔软的PDMS基底上制备波浪形量子阱纳米带,并基于弹性理论和八带k·p方法建立理论模型。采用有限差分法求解不同弯曲曲率下的薛定谔方程以进行能带结构分析。
2:样本选择与数据来源:
样本由夹在250纳米厚Al0.3Ga0.7As势垒层之间的6.5纳米厚GaAs量子阱层组成,通过分子束外延在带有AlAs牺牲层的GaAs基底上合成。纳米带宽90微米、长2.5毫米,转移至PDMS后形成波浪图案。
3:3Ga7As势垒层之间的5纳米厚GaAs量子阱层组成,通过分子束外延在带有AlAs牺牲层的GaAs基底上合成。纳米带宽90微米、长5毫米,转移至PDMS后形成波浪图案。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括分子束外延系统、光学显微镜、μ-光致发光装置、用于刻蚀的氢氟酸、用于PDMS处理的紫外光和臭氧。材料包含GaAs、Al0.3Ga0.7As、AlAs、金(Au)、PDMS。
4:3Ga7As、AlAs、金(Au)、PDMS。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:制备过程包括外延生长、刻蚀悬浮纳米带、转移印刷至预处理PDMS基底、形成褶皱图案。通过光学显微镜和μ-PL测量表征结构与光电特性。
5:数据分析方法:
采用有限差分法求解八带哈密顿量分析数据,根据曲率和中性面位置计算应变分布。对PL光谱进行高斯拟合提取峰值能量。
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获取完整内容-
Molecular Beam Epitaxy System
Used for synthesizing the quantum well layers by epitaxial growth.
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Optical Microscope
Used for imaging and characterizing the wavy nanoribbon structures.
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μ-Photoluminescence Setup
Used for measuring photoluminescence spectra to analyze optoelectronic properties.
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HF Acid
Used for etching to remove the sacrificial AlAs layer and suspend nanoribbons.
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UV Light and Ozone Treatment System
Used for treating PDMS substrate to facilitate transfer printing and formation of wrinkled patterns.
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