In0.3Ga0.7As多层耦合表面量子点气敏特性分析*

刘增光， 杨莹丽， 王国东， 王俊君， 杨林林， 璩光明

(1.河南理工大学 电气工程与自动化学院，河南 焦作 454000； 2.河南理工大学 分析测试中心， 河南 焦作 454000；3.河南理工大学 物理与电子信息学院，河南 焦作 454000)

0 引 言

近些年来，半导体纳米材料由于其特殊的光学和电学特性而受到广泛的关注。除了在光电领域的广泛应用外[1～5]，半导体纳米材料在环境传感方面的研究也取得了一系列重要进展，如ZnO[6～8]，石墨烯纳米结构[9]，碳量子点膜[10]，多孔硅[11]和化合物半导体[12～14]等，均对外部环境十分敏感。特别地，化合物半导体表面量子点(surface quantum dots,SQDs)的光致发光(PL)对外界环境非常敏感。例如，与真空环境相比，InP 表面量子点的 PL强度在乙醇气体(14 000×10-6)中增长了24 %，且其发光强度可逆[12]；InGaAs表面量子点的PL在真空中猝灭，在干燥环境下强烈降低[13]，然而,在潮湿的环境中其信号很强。这种PL对环境变化的高灵敏性使得表面量子点非常适合应用于传感器的开发。此外，有研究发现通过将表面量子点生长在多层掩埋量子点(BQDs)上形成多层耦合结构，能够显著改善SQDs的PL[14]。然而，截止目前，针对多层耦合结构SQDs的电响应与外界环境关系的研究报道较少。

本文主要针对多层耦合结构SQDs的电响应开展研究，研究结果将有助于半导体SQDs在气敏传感领域的应用。

1 实 验

采用分子束外延技术生长了SQDs耦合结构样品，其结构示意图如图1(a)所示。样品的具体生长过程如下：首先，在610 ℃下脱去半绝缘GaAs衬底的氧化层，并在600 ℃下生长150 nm厚的GaAs缓冲层；其次，在590 ℃下先后生长200 nm厚的Al0.3Ga0.7As刻蚀停止层、200 nm厚的Si掺杂GaAs层和40 nm厚的未掺杂GaAs层；……