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《华南师范大学》 2005年
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InP-SiO_2三维光子晶体的MOCVD法制备和表征

谭春华  
【摘要】:由于光子晶体能够控制光在其中的传播,所以它的应用十分广泛,目前光子晶体已成为世界研究领域的热点课题之一。本文围绕InP-SiO_2三维光子晶体的制备和表征展开。首先利用重力沉积法和垂直沉积法制备了SiO_2胶体光子晶体(欧泊)并进行了SEM表征和反射谱测试,继而在GaAs衬底上利用重力沉积法制备了用于InP填充的SiO_2光子晶体模板,在此基础上进行了InP在模板空隙中的MOCVD生长。获得的主要研究成果包括: 1.在广泛调研的基础上设计了独特的在SiO_2光子晶体模板空隙中生长InP的工艺,事实表明该生长工艺对提高InP在模板空隙中的填充率具有至关重要的作用。 2.设计了InP成核条件实验,通过对MOCVD生长InP成核条件的研究,发现成核温度和PH_3流量对InP外延过程有着重要的影响,继而影响到所制备样品的光学特性。结果表明低温有利于InP成核,而InP在空隙内的填充率随成核阶段PH_3流量的增加而增加。提出了InP低温下在SiO_2球表面的成核模型解释了上述实验现象。 3.通过实验研究了生长周期对InP填充的影响,结果表明采用周期生长模式可有效提高InP的填充率。而且在TMI通入量一定的条件下,周期数越长,InP的填充率越高,光子带隙的移动越显著。 4.通过实验,分析了InP外延生长的影响因素,对所用的MOCVD生长工艺进行了优化,确立了合适的外延生长工艺流程。在优化的生长条件下得到InP结晶质量和填充率较高的样品。计算表明所制备得到的样品InP的填充率达到了19.5%,远远超出国际上的有关报道。 5.实验了除去SiO_2光子晶体模板的方法,优化腐蚀条件之后可将SiO_2球全部蚀去而得到InP三维网络骨架。证明了制备InP三维光子晶体的可能性。 6.对InP在SiO_2光子晶体空隙内的优先生长机制进行了理论分析。影响InP在空隙内优先生长的因素主要有:低压生长,凹角成核,异质同构和晶格匹配。 7.根据InP不同生长阶段在SiO_2球表面的形貌,提出了岛状成核机理合理地解释了实验现象。 8.研究了Si掺杂对GaAlInP/GaInP多量子阱光学特性的影响,结果表明Si可显著提高量子阱的荧光强度。
【学位授予单位】:华南师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:O734

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