InGaAsGaAsP應變補償多量子阱MOCVD生長

2023年12月13日發(作者：山河之書)

-

第42卷第4期2021年4月發光學報CHINESE

JOURNAL

OF

LUMINESCENCEVol.

42

No.

4Apr.

,

2021文章編號：1000-7032(2021)04-0448-07InGaAs/GaAsP應變補償多量子阱MOCVD生長王

旭，王海珠*,張

彬，王曲惠，范

杰，鄒永剛，馬曉輝(長春理工大學高功率半導體激光國家重點實驗室，吉林長春130022

)摘要：利用金屬有機化學氣相沉積技術在GaAs襯底上開展了大失配InGaAs多量子阱的外延生長研究。針

對InGaAs與GaAs之間較大晶格失配的問題,設計了

GaAsP應變補償層結構;通過理論模擬與實驗相結合的

方式,調控了

GaAsP材料體系中的P組分,設計了

P組分分別為0,0.128,0.184,0.257的三周期In”

Ga-*

As/

GaAs1-yPy多量子阱結構;通過PL、XRD、AFM測試對比發現，高勢壘GaAsP材料的張應變補償可以改善晶體

質量。綜合比較，在P組分為0.

184時,PL波長1

043.

6

nm,半峰寬29.9

nm,XRD有多級衛星峰且半峰寬較

小,AFM粗糙度為0.

130

nm,表面形貌顯示為臺階流生長模式。關

鍵詞：金屬有機化學氣相沉積；InGaAs/GaAsP;應變補償；多量子阱；晶格失配

中圖分類號：TN304.

2

文獻標識碼：A

DOI：

10.

37188/CJL.

20200379Growth

of

InGaAs/GaAsP

Strain-compensated

Multiple

Quantum

Wells

via

MOCVD

TechnologyWANG

Xu,

WANG

Hai-zhu*

,

ZHANG

Bin,

WANG

Qu-hui,

FAN

Jie,ZOU

Yong-gang,

MA

Xiao-hui(State

Key Laboratory of

High

Power

Semiconductor

Lars

,

Changchun

University

of

Science

and

Technology,

Changchun

130022

,

China

)

* Corresponding

Author,

E-mail:

whz@

cust. edu.

cnAbstract:

The

large

mismatched

InGaAs

multiple

quantum

wells

on

GaAs

substrates

were

prepared

by

metal-organic

chemical

vapor

deposition(

MOCVD)

technology.

In

order

to

solve

the

large

lattice

mismatch

between

InGaAs

and

GaAs，

the

GaAsP

strain

compensation

layer

structure

was

designed.

And

our

systematically

theoretical

and

experimental

studies

were

performed

upon

the

composition

ad-justment

of

P

in

the

GaAsP

materials.

The

three-periods

In*

Ga—*

As/GaAs|_

y

Py

multi

-quantum

wells

structures

with

the

P

component

of

0,

0.

128,

0.

184,

and

0.

257

were

prepared.

Compared

with

PL，

XRD，

AFM

testing

results

of

the

samples

with

and

without

GaAsP

layer，

it

is

found

that

tensile

strain

compensation

of

higher

barrier

GaAsP

material

could

improve

the

crystal

quality.

When

the

content

of

P

was

0.

184,

the

PL

wavelength

of

InGaAs/GaAsP

MWQs

was

1

043.

6

nm,

the

FWHM

was

29.

9

nm.

The

XRD

peaks

had

multi-level

satellite

peaks,

and

the

FWHM

of

the

satel-lite

peaks

was

small.

The

AFM

roughness

was

0.

130

nm，

and

the

surface

morphology

showed

a

step

flow

growth

words:

metal-organic

chemical

vapour

deposition(

MOCVD)

；

InGaAs/GaAsP；

strain

compensation；

multiple

quantum

wells；

lattice

mismatch收稿日期：2020-12-12；修訂日期：2021-01-04基金項目：吉林省科技發展計劃(2GX)資助項目Supported

by

J

ilin

Science

and

Technology

Development

Plan

(2GX)第4期王

旭，等：InGaAs/GaAsP應變補償多量子阱MOCVD生長4491引

言半導體激光器具有體積小、重量輕、可靠性

高、使用壽命長、功耗低等方面的優勢,近幾年在

很多領域得到了廣泛的研究和應用，其中近紅外

波段更是研究的重點［1-2］o在近紅外的870

~

1

100

nm波段，對于GaAs基半導體激光器來說,

有源區需要采用InGaAs應變量子阱得以實現。

發光波長越長，量子阱結構需要越小的帶隙材料。

In含量的增多意味著存在較大的晶格失配，高應

變會使薄膜更容易產生缺陷［3］，進而影響晶體質

量，甚至影響器件的性能和壽命。前期的研究發

現，當In”

Ga_

*

As量子阱中In含量大于0.25時，

其外延生長中會出現層-層生長模式向層-島生長

模式的轉變［4］，而對于獲得高質量的外延材料來

說，二維臺階流生長模式是首選的生長模式［5］

o對于高應變InGaAs量子阱外延生長的研究,

多采用應變補償的方式減小或消除應力的影響，

其中InGaAs/GaAsP應變補償多量子阱結構被設

計并廣泛應用在光電半導體器件領域［6-7］

o為了

獲得高質量的InGaAs量子阱外延材料，利用

GaAsP拉伸應變材料作為勢壘層,抵消高In組分

InGaAs的壓縮應變，降低材料的平均凈應變，可

以避免由于應變積累引起的晶格弛豫和三維生

長。同時,GaAsP材料有更高的帶階，對載流子具

有更好的限制作用和高溫特性［8-9］

o在InGaAs高

應變量子阱外延生長研究方面，國內外文獻都有

報道。2005年,Sass等［10］報道，對于具有晶格失

配a/a

=9.

3

X

10-3和臨界厚度15

nm厚度的

In0.13Ga0.87As/GaAs(001)體系，外延層超過

4.

5

倍的臨界厚度時開始弛豫。2010年，日本東京大

學Wang等［11］在通過原位表面反射率監測In0.217-

Ga0.783A^^GaAs0.616P0.384多量子阱生長過程中，發

現當應變平衡不完全時，多量子阱(Multiple

quan-tum

wells,MQWs)的表面反射率會下降，表明晶格

弛豫會降低晶體生長質量。2014年，長春理工大

學高功率半導體激光國家重點實驗室戴銀等［12］

利用低壓金屬有機化學氣相沉積技術生長高應變

InGaAs/GaAs單量子阱，通過改變生長速率、優化

生長溫度和V/皿，改善量子阱樣品的室溫光致發

光特性。2019年,美國伯利恒理海大學Sun等［13］

在高應變InGaAs量子阱的厚度接近臨界厚度

時,研究了

GaAsP拉伸約束勢壘對InGaAs/GaAs

MQWs中部分應變弛豫的抑制作用。由此可見,

關于GaAsP材料應變補償的研究工作還有待進

一步的探索。因此，本文針對大失配InGaAs量子

阱半導體激光器外延生長技術的需求，開展In-

GaAs/GaAsP

MQWs外延生長的研究。為了探究

不同應力下

InGaAs

量子阱的外延晶體質量,通過

金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)技術,優化有

源區多量子阱整體平均失配狀態,分析對外延樣

品晶體質量的影響,并獲得了外延晶體質量較好

的生長參數,為改善高應變InGaAs量子阱的應力

積累提供技術支撐。2

外延結構設計及生長為了研究大失配下薄膜材料的生長參數,設

計了

InGaAs/GaAs應變多量子阱結構，量子阱個

數為3,其中阱壘層厚度分別為9

nm和13

nm。

利用Crosslight軟件進行前期模擬,并結合前期的

實驗結果，調整InGaAs量子阱中In的組分，使其

發光波長在1.04

jm附近。保持InGaAs阱層材

料In的組分、厚度以及壘層厚度不變，搭配不同

P

組分的

GaAsP

壘層材料,

探索

GaAs(

P)

壘層材

料對量子阱發光的影響。同時，通過調整GaAsP

材料中P的組分，進而改變了整個結構系統的累

積應變狀態，觀測其對外延生長質量的作用。本

文選取三周期的

In*Ga-”As/GaAs-,Py(x

=0.

274；

y

=0,0.

128,0.

184,0.

257)應變補償多量子阱

(以下簡稱多量子阱)結構進行實驗對比。并通

過模型固體理論［14-16］對量子阱能帶的帶邊能量

進行計算，獲得了導帶和價帶的帶階，如公式(1)

和(2):

(1)其中,AEc表示導帶的帶階,EGaAs(P)表示壘層材料GaAs(P)的導帶的應變帶邊能量,EInGaAs表示阱層

材料InGaAs的導帶的應變帶邊能量。△E、,EGaAs(P)(2)其中,AEv表示價帶的帶階,E嚴aAs表示阱層材料

InGaAs的價帶的應變帶邊能量,EGaAs(P)表示壘層

材料GaAs(P)的價帶的應變帶邊能量。此外,計算了平均失配,給出了平均應變計算

公式：￡

=

(nw

Tw

久

+

nb

Tb

勺)/

(nw

Tw

+

nb

Tb),(3)450發

光

學

報第42卷其中,％、也分別表示阱、壘材料的層數，Tw和T

料與襯底的失配度,s表示量子阱的平均失配度。

分別表示阱、壘的厚度,Sw、sb分別表示阱、壘材

獲得的具體信息如表1所示。表1理論結果:無應變時的材料帶隙(300

K)、帶邊能量(導帶、重空穴帶、輕空穴帶)、導帶和價帶的帶階、平均應變Tab.

1

Theoretical

results:

material

band

gap

(300

K)

,

band

edge

energy

(

conduction

band,

heavy

hole

band,

light

hole

band)

,

band

offt

and

average

strainQuantum

well

details

In0.274GaAs

well00.128Eg/eV1.046

51.424

01.566

81.633

2Ec/eV

-5.546

9-5.382

6-5.342

2-5.321

3Em/eV

-6.685

7E^/eV

-6.786

8-6.806

6-6.851

4-6.871

3-6.897

4△&(/meV

LEv/meV

Average

strain

s/%-6.806

6-6.881

5164.29204.75120.91195.750.

803

10.531

80.413

10.258

4GaAsPy

barrier0.184-6.914

7-6.958

3225.61228.94272.620.2571.721

7-5.289

6257.26根據阱壘材料不連續的能量位置，繪制了不

同P組分的InGaAs/GaAsP應變補償量子阱的能

a

1

-

0.

25

v

(

h

c

J2

+

1)⑷hc

=k

J2n&

1

+

v

Iln

a帶連接圖，如圖1所示。-5.2-5.4-5.6InGaAs-Ec-5.8-6.0In0.274Ga0.72&As/GaAs0.872P0.128In0.274Ga0.72gAs/GaAs-6.2-6.4InGaAs-Ehh-6.6GaAsPy-Ehh-6.8=InGaAs-Eh

=-7.0-25

-20

-15

-10

-5

05

10

15

20

25Z/nm其中,a為應變層的晶格常數;系數k在應變層超

晶格、單量子阱和單應變層三種情況下分別為1,

2,4；

s

=

La/a為失配度；v為泊松比，v

=

c12/

(cii

+

ci2

)

oAu二款匸工如圖

2

所示，其中

In0.274

Ga0.726

As/GaAs0.743-

P0.

257

和

In0.

274

Ga0.

726

As/GaAs。.

816

P0.184

多量

子阱厚

度在臨界厚度以下，而

In0.274

Ga0.726

As/GaAs0.743

-

P0.128和In°.274

Ga°.726

As/GaAs的厚度分別在三周

期、兩周期時超過臨界厚度。而當外延層厚度超

岀臨界厚度時,外延晶體質量將會大幅度降低。

為了進一步驗證InGaAs/GaAsP多量子阱的生長

圖1不同P含量InGaAs/GaAsP應變補償量子阱的能帶

連接圖Fig.

1

Energy

band

connection

diagram

of

InGaAs/GaAsP

strain

compensation

quantum

wells

with

different

質量，我們利用MOCVD生長技術,從實驗方面進

行了更加詳細的研究。103w

P

contentsurnSSQLDP*從表1和圖1均可發現，隨著勢壘P組分的

增加，導帶和價帶帶階也會增加，從而可以增強對

載流子的限制作用。并且，較于GaAs(y(P)

=0)

、w

I—lqH作壘,GaAsP應變補償層的引入減小了整個樣品

的凈壓應變,使樣品的平均失配減小且平均失配

0-1-101234隨P組分增加而減小。Average

strain

/

%同時，在應變系統中產生缺陷的臨界厚度也

被參考用于設計外延層結構中。基于Matthews-

Blakeslee理論［17］和設計的InGaAs/GaAsP量子阱

圖2

InGaAs/GaAsP量子阱的平均應變和臨界厚度Fig.

2

Average

strain and

critical

thickness

of

InGaAs/GaAsP

quantum

wells參數信息，計算了

InGaAs/GaAsP量子阱的平均

利用德國AIXTRON公司的200/4型MOCVD

應變和臨界厚度的關系。具體平均應變可以通過

設備開展大失配InGaAs/GaAsP多量子阱外延生

長研究，以TMIn、TMGa和AsH3

APH3為川

族源

公式(3)算岀，臨界厚度hc也可以通過下列公式

得到：和V族源，氏作為載氣，在反應室壓力保持在第4期王

旭，等：InGaAs/GaAsP應變補償多量子阱MOCVD生長45110

000

Pa(100

mbar)條件下進行生長實驗。同

時，量子阱材料的生長溫度為600弋,InGaAs和

GaAs(P)的V/皿分別為51和115。在前期生長

速率的實驗方面，我們已經獲得了

InGaAs和

GaAs(

P)兩種材料生長速率分別為0.

244

nm/s

和

0.

175

nm/s,P

組分

0,0.

128,0.

184,0.257

對

應的氣相體積比PHb/(AsH3

+PH3)為0%、65%、

73%、80%。選取

5.08

cm(2

in)

(001)取向的

n

型GaAs

0°偏角襯底，首先生長300

nm

GaAs緩沖

層，接著生長3個周期InGaAs/GaAsP多量子阱

(阱層和壘層厚度分別為9,13

nm),最后生長50

nm

GaAs蓋層，結構如圖3所示。GaAs

capping

layerInGaAs/GaAsP

MQWs

period:

3GaAsP

barrier

InGaAs

well圖3應變補償量子阱外延結構Fig.

3

Strain

compensation

quantum wells

epitaxial

structure3

實驗結果與分析3.1不同P組分的多量子阱PL光譜分析圖4給出了不同P組分的多量子阱樣品的室

溫PL測試結果。在圖4中,可以明顯地觀察到在

室溫條件下,所有被測樣品的發光峰都在1

043.6

nm附近。并且隨著GaAsP材料中P組分增加,

發現被測樣品的發光波長略有藍移但不明顯。而

且，在950

nm波長附近觀察到一個發光強度較弱

的峰。通過相關文獻的研究報道,考慮應該是導

帶第一子能級和價帶輕空穴帶第一子能級

(cl-lhl)能帶之間躍遷所致［18-20］。同時，為了進一步比較差異，我們對不同P

組分的多量子阱樣品的室溫PL光譜測試結果進

行了分析，結果如圖5所示。從發光強度的角度

進一步考慮,如果GaAsP材料中P組分越高，勢

壘就越高,對載流子的限制能力越強,相應地就會

增強InGaAs/GaAsP多量子阱的發光強度。從圖

5中我們可以明顯發現，不同P組分的多量子阱的1.61.41.2:1.00.80.60.40.20-0.2850900

950

1000

1050

1100姿/

nm圖4不同P組分多量子阱的光致發光測試結果Fig.

4

Photoluminescence

test

results

of

multiple

quantumwells with

different

P

components發光強度確實隨P組分增加而增強。隨著GaAsP

材料中P組分從0.

128增加到0.257,發光峰的

半峰寬依次為37.

8,29.9,31.4

nm,而相同生長

條件下外延的InGaAs/GaAs多量子阱樣品的發

光峰半峰寬是39.

1

nmo從樣品測試的半峰寬可

以分析出，相較于GaAs作壘(y(P)

=0),InGaAs/

GaAsP多量子阱樣品的發光峰半峰寬有一個明顯

的減小，盡管P組分為0.257略微增加，但半峰寬

整體呈現出下降趨勢。從發光峰半峰寬減小的角

度可以推斷出，隨著GaAsP應變補償程度的增

加,阱壘材料的異質界面粗糙程度在變小,減少了

界面質量對發光譜的展寬影響。通過強度、半峰

寬與P組分的關系的綜合對比發現，樣品In0.274-

Ga0.726As/GaAsa816P0.184多量子阱的PL光譜半峰寬

最窄,In0.274Ga0.726As/GaAs0.743

P0.257

多量子阱的

PL

光

譜發光強度最高。與GaAs(y

(P)

=0)勢壘相比,

GaAsP勢壘可以提高樣品的光學性能。11$

11

3811

11

衛?n

11皂

o$

它

o

oU3UI

OO0050.10

0.15

0.20

0.25

0.30P

content圖5不同P組分與光致發光半峰寬和強度關系Fig.

5

Relationship

between

different

P

components

and

photoluminescence

half-width

and

intensity3.2不同P含量的多量子阱XRD分析為了進一步驗證上述推斷，我們又對InGaAs/ 452發

光

學

報第

42

卷GaAsP多量子阱樣品的生長質量進行了進一步表

征。圖6給出了不同P組分(0,0.

128,0.184,

0.257)的InGaAs/GaAsP多量子阱樣品在(0-20

搖擺曲線測試條件下的XRD測試結果，其中，曲

線強度最高最尖銳的峰對應于GaAs襯底(004)

的Bragg衍射峰,并且均出現了多級衍射峰。通

過公式(5)可以計算多量子阱周期厚度：T

=

A/(2A0cos0sub.

)

,

(5)其中T代表周期厚度J為X射線波長為多

量子阱衍射峰角間距,0sub.為GaAs襯底的Bragg

衍射角。結合對XRD測試結果的計算，我們可以

計算出

P

組分為

0,0.

128,0.

184,0.

257

時,In-

GaAs/GaAsP多量子阱樣品的周期厚度分別為

21.5,22.

1,21.8,22.3

nm,基本符合預期厚度。通過對InGaAs/GaAsP多量子阱樣品衛星峰

的半峰寬數據分析，得到P組分在0,0.

128,

0.

184,0.257

時,GaAs

主峰左側(31.5。~32.5°)

相同級次的衛星峰半峰寬分別約為324,270,

241,238

arcc。半峰寬越小表明

InGaAs/GaAsP

多量子阱樣品具有越好的晶體質量。P組分在

0.184和0.

257時有較小半峰寬，其質量較好,并

且與圖5中PL光譜半峰寬分析的測試結果一致。

另外，對于樣品測試的衛星峰可以分析出，P組分

在0,0.128,0.184,0.257時,GaAs主峰左側分別

含有5,6,8,7個衛星峰；P組分為0和0.

128時，

最左側(31°~31.5°)高階衛星峰不明顯。對比Fig.

6

XRD

test

results

of

different

P

componentsP組分0.184和0.257衛星峰可以發現，理論上

相鄰衛星峰間距是相等的，但在P組分0.

257時,

31.2。附近衛星峰明顯缺級,猜測可能是界面粗糙

導致的。對4組樣品的XRD測試信息(衛星峰數

量和半峰寬)進行比較,P組分為0.

184的多量子

阱結構有較好的晶體質量，這與之前PL光譜半

峰寬的測試結果一致。3.3不同P含量的多量子阱AFM分析為了進一步分析樣品的外延質量，我們還對

不同P組分的樣品進行了原子力顯微鏡(Atomic

force

microscope,

AFM

)測試，結果如圖

7(a)-

(d)所示，其表面形貌顯示為InGaAs/GaAsP多量

子阱樣品的生長模式。當P組分為0時,樣品平

均失配率最大，達到0.

8031%

,如圖2臨界厚度

結果給出那樣,超過臨界厚度過多,此時臺階邊緣

彎曲，并在臺階邊緣出現二維(2D)小島，如圖

7(a)所示。此時AFM測試結果的粗糙度較大，

達到0.

171

nm。如圖7(b)所示，當引入GaAsP

作為勢壘層后,P組分在0.

128時,總壓應變有所

抵消，二維小島有所減少，但臺階形狀仍沒有改

善,此時粗糙度為0.

168

nm,數值略有減小。與

圖2給出的臨界厚度的理論計算結果一致，圖

7(a)、(b)中樣品的多量子阱結構外延厚度均超

出了臨界厚度，不均勻應變使其形貌上呈現出二

維小島，說明已經發生晶格弛豫，生長的多量子阱

外延層局部高應變區域以形成2D小島的方式得

到釋放。同時隨著繼續生長，吸附原子為了降低

材料體系的表面能，傾向于在2D小島的臺階邊

緣而不是頂部成核，因此，島嶼將橫向增長［2i］o而當P組分為0.184時，臺階邊緣近乎平行，臺

階高度均在0.

36

nm以內,為一個分子層(Monolay-

er,ML)高度，可以認為是臺階流生長模式，如圖7(c)

所示。通過AFM的測試結果可以發現，此時粗糙度

最小,粗糙度為0.130

nm。隨著P組分繼續增加,在

P組分為0.257時,粗糙度為0.

148

nm,如圖7(d)所

示。結合之前的PL、XRD分析結果,推斷是隨著生

長時PH3的流量增加，在InGaAs外延層上生長

GaAsP材料后的異質界面,更多的P擴散以及In的

表面偏析［22-23］使異質界面變得粗糙。總體來看,P

組分0.184時表面形貌最好,0.257次之,0.128,0較

差。并且可以分析出,P組分為0.257時，盡管相較

0.184粗糙度有所增加,但仍比整體存在較大應力的

P組分為0和0.

128時晶體質量要好，說明更高 第4期王

旭，等：InGaAs/GaAsP應變補償多量子阱MOCVD生長453的P組分的應變補償有助于緩解應力積累,獲得

較好的表面形貌。4

結

論本文采用理論計算和實驗相結合的方式,利

(a)0.4

nm(b).0.5用MOCVD生長技術，開展了大失配InGaAs/

GaAsP

多量子阱外延生長技術的研究。

通過保持

I-0.4

nm量子阱的InGaAs組分和厚度參數一定，調整壘層

GaAsP材料的P含量，進而改變InGaAs/GaAsP多

量子阱結構的應力情況。研究結果表明，在

0

Height

2.0

滋m

0Height

2.0

滋mGaAsP

材料中

P

含量分別為

0,

0.

128,

0.

184,

0.

257時，樣品的室溫PL發光峰強度隨著P組分

的增加而明顯增強,PL發光峰的峰位略微藍移,

半峰寬整體有減小趨勢。樣品的XRD測試結果

顯示，隨P組分增加，可以清晰地發現高階衛星

峰。樣品的AFM測試結果顯示，超出臨界厚度會

0

Height

2.0

滋m

0

Height

2.0

滋m出現層-島生長模式,而合適的應變補償有助于緩

圖7不同P組分樣品的AFM測試結果o

(a)y(P)

=0；

(b)

y(P)

=0.

128；(c)

y

(P)

=0.

184；(d) y

(P)=

0.257。解應力積累，可以獲得較好的表面形貌。當

GaAsP

材料中

P

組分為

0.

184

時,

PL

半峰寬為

29.9

nm,其XRD有多級衛星峰且半峰寬較小，

AFM粗糙度0.130

nm,表面形貌顯示為臺階流生

Fig.

7

AFM

test

results

of

different

P

components

samples.

(

a)

y(

P)

=

0.

(

b)

y(

P)

=

0.

128.

(

c)

y(

P)

=

0.

184.

(d)y(P)

=0.257。長模式，生長質量最好。參考文獻：[1

]王立軍，寧永強，秦莉，等.大功率半導體激光器研究進展[J].發光學報，2015,36(1)

：

L

J,NING

Y

Q,QIN

L,

et

al.

.

Development

of

high

power

diode

lar

[

J]

.

Chin.

J.

Lumin.

,

2015,36(1)

：1-

19.

(

in

Chine)[2

]陳良惠，楊國文，劉育銜.半導體激光器研究進展[J].中國激光，2020,47(5)

：

L

H,YANG

G

W,LIU

Y

X, et

al.

.

Development

of

miconductor

lars

[

J]

.

Chin.

J.

Lars,

2020,47(

5)

：

0500001-1-19.

(

in

Chine)[3

]

LYNCH

C,

CHASON

E,

BERESFORD

R,

et

al..

Dislocation

structure

and

relaxation

kinetics

in

InGaAs/GaAs

heteroepitaxy

[J].

J.

Vac.

Sci.

Technol.

B,

2002,

20(3)

：1247-1250.[4

]

GRANDJEAN

N,MASSIES

J.

Epitaxial

growth

of

highly

strained

InxGa[_xAs

on

GaAs(001)

:the

role

of

surface

diffusion

length

[J].

J.

Cryst.

Growth,

1993,134(1-2)：51-62.[

5

]

HONG

W,LEE

H

N,YOON

M,

et al.

.

Persistent

step-flow growth

of strained films

on

vicinal

substrates

[

J]

.

Phys.

Rev.

Lett.

,

2005,95(9)

：095501-14[6

]

HATAKEYAMA

H,

ANAN

T,

AKAGAWA

T,

et

al.

.

Highly

reliable

high-speed

1.

1-jm-range

VCSELs

with

InGaAs/

GaAsP-MQWs

[J].

IEEE J.

Quantum

Elect.

,

2010,46(6)

：890-897.[7

]

SODABANLU

H,MA

S

J,WATANABE

K,et

al.

.

Impact

of

strain

accumulation

on

InGaAs/GaAsP multiple-quantum-well

solar

cells：direct

correlation

between

in

situ

strain

measurement

and

cell

performances

[

J]

.

Jpn.

J.

Appl.

Phys.

,

2012,

51：10ND16.[8

]

ASANO

H,WADA M,FUKUNAGA

T,et

al.

.

Temperature-innsitive

operation

of

real

index

guided

1.

06

jm

InGaAs/

GaAsP

strain-compensated

single-quantum-well

lar

diodes

[

J]

.

Appl.

Phys.

Lett.

,

1999,74(21

)

：3090-3092.[9

]張立森，寧永強，曾玉剛，等.1

060

nm高功率垂直腔面發射激光器的有源區設計[J].發光學報，2012,33(7)：

L

S,NING

Y

Q,ZENG

Y

G, et

al.

.

Design

of

active

region

for

watt-level

VCSEL

at

1

060

nm

[

J]

.

Chin.

J.454發

光

學

報Lumin.

,

2012,33(7)

：774-779.

(in

Chine)第42卷[10]

SASS

J,MAZUR

K,EICHHORN

F,et

al.

.

Determination

of

In

concentration

in

InGaAs/GaAs

001

epilayers

in

the

early

stage

of

anisotropic

stress

relaxation

[J].

J.

Alloys

Compd.

,

2005

,401(1-2)

：249-253.[11]

WANG

Y

P,ONITSUKA

R,DEURA

M,et

al.

.

In

situ

reflectance

monitoring

for

the

MOVPE

of

strain-balanced

InGaAs/

GaAsP

quantum-wells

[J].

J.

Cryst.

Growth,

2010,312(8)

：1364-1369.[12]

戴銀，李林，苑匯帛，等.InGaAs/GaAs應變量子阱的發光特性研究[J].光學學報，2014,34(11)：1131001-1-6.

DAI

Y,

LI

L,YUAN

H

B,

et

al.

.

Rearch

on

photoluminescence

properties

of

InGaAs/GaAs

strained

quantum

well

[J].

Acta

Opt.

Sinica,

2014,34(11)

：1131001-1-6.

(in

Chine)[13]

SUN

W,

KIM

H,

MAWST

L

J,et al.

.

Interplay

of GaAsP

barrier

and

strain

compensation

in

InGaAs

quantum

well

at

near-

critical

thickness

[J].

J.

Cryst.

Growth,

2020,531:

125381.[14]

VURGAFTMAN

I,MEYER

J

R,

RAM-MOHAN

L

R.

Band

parameters

for

皿-V

compound

miconductors

and

their

alloys

[J].

J.

Appl.

Phys.

,

2001,89(11):5815-5875.[15]

王青，曹玉蓮，何國榮，等.高功率VCSEL中應變補償量子阱的理論設計[J].光電子?激光，2008,19(3)：

Q,CAO

Y

L,HE

G

R,et

al.

.

Theoretical

design

method

of

strain

compensated

quantum

well

in

high

power

VC-

SELs

[J].

J.

Optoelectronics

?

Lar,

2008,19(3)

：304-307.

(in

Chine)[16]

ZHANG

Y,NING

Y

Q,ZHANG

L

S,et

al.

.

Design

and

comparison

of

GaAs,GaAsP

and

InGaAlAs

quantum-well

active

re-gions

for

808-nm

VCSELs

[J].

Opt.

Express,

2011,19(13)

:

12569-12581.[

17

]

MATTHEWS

J

W,

BLAKESLEE

A

E.

Defects

in epitaxial

multilayers.

I.

misfit

dislocations

[

J]

.

J.

Cryst.

Growth,

1974,27：118-125.[18]

ZHANG

X,

ONABE

K,

NITTA

Y,

et

al.

.

Dependence

of

band

offts

on

elastic

strain

in

GaAs/GaAs—*

P*

strained-layer

single

quantum

wells

[J].

Jpn.

J.

Appl.

Phys.

,

1991,30(9B)：L1631-L1634.[19]

PISTOL

M

E,XU

X.

Quantum-well

structures

of

direct-band-gap

GaAs—*P*/GaAs

studied

by

photoluminescence

and

Ra-man

spectroscopy

[J].

Phys.

Rev.

B,

1992,45(8)：4312-4319.[20]

JASIK

A,WNUK

A,GACA

J,et

al.

.

The

influence

of

the

growth

rate

and

V/M

ratio

on

the

crystal

quality

of

InGaAs/

GaAs

QW

structures

grown

by

MBE

and

MOCVD

methods [J].

J.

Cryst.

Growth,

2009,311

(19)

：4423-4432.[

21

]

SNYDER

C

W,ORR

B

G,KESSLER

D,

et

al.

.

Effect

of

strain

on

surface

morphology

in

highly

strained

InGaAs

films

[

J]

.

Phys.

Rev.

Lett.

,

1991,66(23)：3032-3035.[22]

DONG

H

L,SUN

J,MA

S

F,et

al.

.

Effect

of

potential

barrier

height

on

the

carrier

transport in

InGaAs/GaAsP

multi-quan-tum

wells

and

photoelectric

properties

of

lar

diode

[J].

Phys.

Chem.

Chem.

Phys.

,

2016,18(9)

：6901-6912.[23]

HOU

C

G,ZOU

Y

G,WANG

H

Z,et

al.

.

Tailoring

strain

and

lattice

relaxation

characteristics

in

InGaAs/GaAsP

multiple

quantum

wells

structure

with

phosphorus

doping

engineering

[J].

J.

Alloys

Compd.

,

2019

,770

：517-522.王旭（1995

-）,男，吉林長春人，碩

王海珠（1983

-）,男，吉林長春人，博

士，副研究員，博士研究生導師,2012

年于吉林大學獲得博士學位,2014年

士研究生,2018年于長春理工大學

獲得學士學位，主要從事半導體外

延生長的研究。E-mail：

1518242962@

qq.

com清華大學博士后,主要從事半導體激

光外延材料制備及應用的研究。E-mail:

whz@

cust.

edu.

cn

-