通过晶格失配调节有盖层张应变Ge量子点的光电特性

陈其苗^1,2，宋禹忻¹，张振普¹，刘娟娟¹，芦鹏飞³，李耀耀¹，王庶民^1,4，龚谦¹

1. 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室2. 中国科学院大学3. 北京邮电大学信息光子学与光通信研究院信息光子学与光通信国家重点实验室4. 查尔姆斯理工大学微技术和纳米科学系

摘 要：利用Ge与不同衬底形成的不同晶格失配度来调节有盖层的张应变Ge量子点的光电特性。通过有限元方法模拟并获得张应变Ge量子点内的应变分布,而后通过形变势理论和有效质量近似计算得到量子点的电子结构。与无盖层张应变Ge量子点相比,有盖层Ge量子点能保持更大的应变量。另外,随着量子点尺寸和晶格失配度的增大,导带Γ谷与导带L谷的能量差缩减,最终使Ge转变为直接带隙材料。直接带隙能量随着量子点尺寸的增大而减小。该研究结果表明张应变Ge量子点是制备包含激光器在内的Si基光源的理想材料,在未来光电子应用中有巨大潜力。

关键词：张应变Ge;量子点;有限元;有效质量法;直接带隙;