CN106708146B - 调控GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种调控GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法。该方法通过改变样品温度有效调控GaAs/AlGaA二维电子气中线偏振光致电流：首先，用分子束外延设备生长GaAs/AlGaAs二维电子气样品，并在样品对角上沉积铟电极；其次，调整光路，使入射激光波长为1064nm；最后，将样品置于杜瓦瓶中，使样品温度由77K至室温300K变化，测量样品随温度变化的线偏振光致电流。本发明方法调控效果显著，且实施简便。

Description

调控GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法
技术领域
本发明涉及半导体及固体电子学领域，具体涉及一种调控GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法。
背景技术
线偏振光致电流与光致激发过程、声子散射、静态缺陷散射、载流子在非对称中心散射及光子摇曳效应等相关，因此研究线偏振光电流有利于更好地研究散射机制等多种物理机制。同时，研究线偏振光致电流有利于制备实用的线偏振光相关光电器件，例如偏振探测器，线偏振光伏器件，及光开关等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调控GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法，该方法调控效果显著，且实施简便。
为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：
S1：用分子束外延设备生长GaAs/AlGaAs二维电子气样品，并在样品对角上沉积铟电极；
S2：调整光路，使入射激光波长为1064nm，并经过光路入射至GaAs/AlGaAs二维电子气样品上；
S3：将所述样品置于杜瓦瓶中，使样品温度由77K至室温300K变化，测量样品随温度变化的线偏振光致电流。
在本发明的实施例中，所述步骤S1中的条件为：用分子束外延法在（001）面GaAs衬底上生长GaAs/AlGaAs二维电子气样品；所述样品的生长过程如下，首先在样品上生长10个周期GaAs/Al0.3Ga0.7As超晶格作为缓冲层，再生长大于1μm的GaAs缓冲层，然后生长30nm厚的Al0.3Ga0.7As，进行Si-δ掺杂后再生长50nm厚的Al0.3Ga0.7As，最后生长10nm厚的GaAs。
在本发明的实施例中，所述GaAs/AlGaAs二维电子气样品材料为单晶的GaAs/AlGaAs异质结，且在GaAs、AlGaAs二者的接触面上形成二维电子气。
在本发明的实施例中，所述步骤S2中，使入射激光波长为1064nm的激光通过起偏器后通过四分之一波片再入射到所述样品上，通过步进电机带动四分之一波片，使入射到样品上激光的偏振态在线偏振光与圆偏振光之间周期性变化。
在本发明的实施例中，所述步骤S3中的条件为：将所述样品置于杜瓦瓶中，通过由杜瓦瓶和温控箱组成的控温系统改变样品温度，改变样品的线偏振光致电流。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明方法调控效果显著，且实施简便。
附图说明
图1是本发明一种改变GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法实施例中GaAs/AlGaAs二维电子气样品。其中，1为(001)面的GaAs衬底，2为10个周期GaAs/Al0.3Ga0.7As超晶格，3为大于1μm的GaAs，4为30nm厚的Al0.3Ga0.7As，5为50nm厚的Al0.3Ga0.7As，6为10nm厚的GaAs，7为Si-δ掺杂，8为GaAs/AlGaAs界面上生成的二维电子气。此GaAs/AlGaAs二维电子气样品是利用分子束外延法生长的，样品衬底为(001)面的GaAs。
图2 是一种改变GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法实施例中所用的光路图。其中，9为1064nm波长激光器，10为532nm波长激光器，11和12为反射镜，13为渐变衰减片，14为斩波器，15和18为小孔光阑，16为起偏器，17为四分之一波长波片，19为样品。
图3是本发明一种改变GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法实施例中激光的入射平面示意图。其中样品的边沿平行于[110]晶向和[10]晶向，在样品的对角方向即[100]晶向沉积了一对铟电极；20、21为所沉积的铟电极。
图4是本发明一种改变GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法实施例所测得的结果。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明的一种调控GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法，包括如下步骤，
S1：用分子束外延设备生长GaAs/AlGaAs二维电子气样品，并在样品对角上沉积铟电极；
S2：调整光路，使入射激光波长为1064nm，并经过光路入射至GaAs/AlGaAs二维电子气样品上；
S3：将所述样品置于杜瓦瓶中，使样品温度由77K至室温300K变化，测量样品随温度变化的线偏振光致电流。
所述步骤S1中的条件为：用分子束外延法在（001）面GaAs衬底上生长GaAs/AlGaAs二维电子气样品；所述样品的生长过程如下，首先在样品上生长10个周期GaAs/Al0.3Ga0.7As超晶格作为缓冲层，再生长大于1μm的GaAs缓冲层，然后生长30nm厚的Al0.3Ga0.7As，进行Si-δ掺杂后再生长50nm厚的Al0.3Ga0.7As，最后生长10nm厚的GaAs。所述GaAs/AlGaAs二维电子气样品材料为单晶的GaAs/AlGaAs，且在GaAs、AlGaAs二者的接触面上形成二维电子气。
所述步骤S2中，使入射激光波长为1064nm的激光通过起偏器后通过四分之一波片再入射到所述样品上，通过步进电机带动四分之一波片，使入射到样品上激光的偏振态在线偏振光与圆偏振光之间周期性变化。
所述步骤S3中的条件为：将所述样品置于杜瓦瓶中，通过由杜瓦瓶和温控箱组成的控温系统改变样品温度，改变样品的线偏振光致电流。
以下结合附图1-4讲述本发明的具体实施例。
实施例1
在本实施例中，样品为分子束外延法在GaAs衬底上生长的GaAs/AlGaAs二维电子气样品，在GaAs和Al0.3Ga0.7As的界面上形成了二维电子气。本实施例中，使得1064nm波长的激光分别入射到样品上，其中激光的入射角为30°，通过液氮控制样品温度从77K至室温300K的变化，从而调控半导体二维电子气的线偏振光致电流。
在本实施例中，所述步骤S1中所述的条件为：此GaAs/AlGaAs二维电子气样品是利用分子束外延法生长的。样品衬底为(001)面的GaAs。样品的生长过程如下，首先在样品上生长10个周期GaAs/Al0.3Ga0.7As超晶格作为缓冲层，防止衬底的缺陷蔓延至样品中，再生长大于1μm的GaAs缓冲层，然后生长30nm厚的Al0.3Ga0.7As，进行Si-δ掺杂后再生长50nm厚的Al0.3Ga0.7As，最后生长10nm厚的GaAs作为盖层。样品各层都单晶，样品在GaAs和Al0.3Ga0.7As的界面上会生成二维电子气。样品结构如图1所示。
本实施例中样品的边沿平行于样品的[110] 晶向和[10]晶向，在样品的对角方向即[100] 晶向沉积了一对铟电极。铟电极沉积完成后，在420℃下真空中退火15分钟。退火的具体步骤为，将样品置于石英管中，先通氩气，并排出空气，以防止在退火的过程中残留的空气带来的影响。当石英管中充满氩气后开始抽真空。将管式炉加热至420℃，将石英管放入管式炉中，15分钟后取出，在室温下自然降温，在退火和降温过程中石英管均保持真空状态。再在铟电极上焊上银线，以便获取线偏振光电流信号。
在本实施例中，所述步骤S2可分为S21及S22两个具体步骤：
步骤S21：调整光路。由于1064nm波长激光为红外光，肉眼不可见，直接调整1064nm波长激光入射在样品上时难以确定激光的具体位置，所以在实例中利用532nm波长绿光和上转换片进行辅助调节。首先调整532nm波长激光器使其通过两个小孔光阑的中心，并调整起偏器和四分之一波长波片，使激光通过起偏器和四分之一波长波片的中心，并使激光的入射角为30°，使激光入射在样品两个电极的中心，激光入射平面如图3所示。上转换片在1064nm激光波长照射下能发出绿色荧光，借助上转换片调整1064nm波长激光使1064nm激光通过两个小孔光阑。当532nm波长激光和1064nm波长激光都通过两个小孔光阑时可认为两束光的光路重合。此时，可认为1064nm波长激光也打在样品两电极中点且激光的入射角为30°。
步骤S22：改变入射到样品上激光的偏振状态，使样品产生线偏振光电流。具体光路如图2所示。如S1调整好光路后，关闭532nm激光器，打开1064nm波长激光器。激光经过斩波器后，再经过起偏器使得激光的偏振方向和起偏器的偏振方向一致，然后经过四分之一波片后照射在样品上。在本实施例中，激光的入射平面如图3所示，激光的入射角为30°。实例中通过步进电机控制四分之一波片以每个步长5°转动，共转过360°，由于波片转动，入射到样品上的激光在圆偏振光和线偏振光之间周期变化。样品由1064nm波长激光激发所得的信号经过前置放大器和锁相放大器放大后输入电脑。
在本实施例中，所述步骤S3可分为S31和S32两个具体步骤：
步骤S31：实施例中将样品置于杜瓦瓶中，并在杜瓦瓶中注入液氮，通过由杜瓦瓶和温度控制箱组成的控温系统控制样品温度从77K至室温300K的变化，从而调控半导体二维电子气的线偏振光致电流。
步骤S32：改变入射到样品上激光的偏振状态，使样品产生线偏振光电流。具体光路如图2所示。用控温系统，控制样品温度为77K变化至室温300K，控制步进电机带动波片转动，入射到样品上的激光在圆偏振光和线偏振光之间周期变化。样品所得的与波片转动同步的信号经过前置放大器和锁相放大器放大后输入电脑。之后经过公式拟合提取出线偏振光致电流信号。再测量样品在1064nm激光激发下且加1V偏压时的普通光电流I，将线偏振光电流LPGE用普通光电流I归一化，即将线偏振光致电流LPGE除以普通光电流I，以去除载流子变化带来的影响。线偏振光电流LPGE用普通光电流I归一化后的LPGE/I随温度的变化如图4所示。
图4是本发明一种改变GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法的实施例所测得的结果。由图4可知随着温度的上升，线偏振光致电流增大。图4所用测量光路如图2所示，入射平面如图3所示，其中激光的入射角为30°。由图4可知随着温度的上升，在1064nm波长激光照射下所测的线偏振光致电流增大。可知，温度对GaAs/AlGaAs二维电子气的线偏振光致电流调控效果良好。
本发明通过温度变化调控GaAs/AlGaAs二维电子气线偏振光致电流的原理是，1064nm波长的激光将GaAs和Al0.3Ga0.7As的界面上形成三角阱中导带的电子由低能级激发到更高能级上去，因此1064nm激光波长激发的线偏振光电流和三角阱内的电子密切相关。温度升高使得GaAs和Al0.3Ga0.7As界面的三角阱展宽，三角阱中电子浓度下降。1064nm激光波长下测得的线偏振光电流随温度呈上升趋势，是由于三角阱中的载流子浓度随温度上升而减小，载流子之间的无规则散射减少了，因此导致线偏振光致电流增大。
从上述实施例中可以看出，本发明提供了一种调控半导体二维电子气线偏振光致电流的方法，本方法的实现比较方便，成本低，调控效果好。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和成果进行了详尽说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种调控GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法，其特征在于：包括如下步骤，
S1：用分子束外延设备生长GaAs/AlGaAs二维电子气样品，并在样品对角上沉积铟电极；
S2：调整光路，使入射激光波长为1064nm，并经过斩波器、起偏器、四分之一波片后入射至GaAs/AlGaAs二维电子气样品上；
S3：将所述GaAs/AlGaAs二维电子气样品置于杜瓦瓶中，使样品温度由77K至室温300K变化，测量样品随温度变化的线偏振光致电流。
2.根据权利要求1所述的调控GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法，其特征在于：所述步骤S1中的条件为：用分子束外延法在（001）晶面GaAs衬底上生长GaAs/AlGaAs二维电子气样品；所述样品的生长过程如下，首先在样品上生长10个周期GaAs/Al0.3Ga0.7As超晶格作为缓冲层，再生长大于1μm的GaAs缓冲层，然后生长30nm厚的Al0.3Ga0.7As，进行Si-δ掺杂后再生长50nm厚的Al0.3Ga0.7As，最后生长10nm厚的GaAs。
3.根据权利要求2所述的调控GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法，其特征在于：所述GaAs/AlGaAs二维电子气样品材料为单晶的GaAs/AlGaAs异质结，且在GaAs、AlGaAs二者的接触面上形成二维电子气。
4.根据权利要求1所述的调控GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法，其特征在于：所述步骤S2中，使入射激光波长为1064nm的激光通过起偏器后通过四分之一波片再入射到所述样品上，通过步进电机带动四分之一波片，使入射到样品上激光的偏振态在线偏振光与圆偏振光之间周期性变化。
5.根据权利要求1所述的调控GaAs/AlGaAs二维电子气中线偏振光致电流的方法，其特征在于：所述步骤S3中的条件为：将所述样品置于杜瓦瓶中，通过由杜瓦瓶和温控箱组成的控温系统改变样品温度，改变样品的线偏振光致电流。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4891580A (en) * 1988-04-29 1990-01-02 American Telephone And Telegraph Co., At&T Bell Laboratories Electro-optic measurements of voltage waveforms on electrical conductors
CN1326229A (zh) * 2000-05-31 2001-12-12 中国科学院半导体研究所 高电子迁移率晶体管及其制作方法
CN100495742C (zh) * 2006-12-21 2009-06-03 中国科学院半导体研究所 铟镓砷/铟铝砷耦合量子点红外探测器及其制备方法
CN101271933A (zh) * 2007-03-21 2008-09-24 中国科学院半导体研究所 量子点-阱红外探测器的结构及其制备方法
CN101740655B (zh) * 2009-12-09 2011-09-28 中国科学院半导体研究所 光伏型InAs量子点红外探测器结构
CN102623523B (zh) * 2012-03-28 2014-09-03 中国科学院半导体研究所 一种有多色响应的量子点红外探测器
CN103618211B (zh) * 2013-11-18 2016-04-06 北京工业大学 表面液晶-垂直腔面发射激光器及其制备方法
CN103809101A (zh) * 2014-02-13 2014-05-21 中国科学院半导体研究所 光致反常霍尔效应的变温测量装置及测量方法

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