[发明专利]砷化镓/铝镓砷红外量子阱材料峰值响应波长的检测方法

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及红外量子阱材料的检测技术，特别涉及一种砷化镓/铝镓砷红外量子阱材料峰值响应波长的检测方法。

(二)背景技术：

量子阱红外探测器是上世纪八十年代出现的新型红外探测器，被广泛的用于国防、工业和医疗等领域。量子阱红外探测器的峰值响应波长是器件设计中应首先考虑的一个重要参数。而量子阱红外探测器的响应波长取决于砷化镓/铝镓砷(GaAs/Al_0.3Ga_0.7As)量子阱材料结构参数。在结构参数设计中，通过调节阱宽、垒宽以及AlGaAs中Al组分含量等参数，使量子阱子带输运的激发态被设计在阱内(束缚态)、阱外(连续态)或者在势垒的边缘或者稍低于势垒顶(准束缚态)，以便满足不同的探测器件的需要，获得最优化的探测灵敏度。因此.量子阱材料结构设计又称为“能带工程”。按设计要求生长出的多量子阱材料是否能制出预计响应波长的红外探测器，一般通过两种方法进行检测。第一种方法是将生成的材料制成红外器件，然后进行光电流谱的测试，得到器件的峰值响应波长，据此判断是否与理论设计一致。而器件制备需要采用有关器件工艺，经过一定时间才能完成，这样既消耗原材料，又浪费时间，极不经济实用；第二种方法是将生成材料样品的侧面进行切割并抛光处理形成与表面为45度的斜角，利用红外吸收测量可判断响应峰值波长，但处理样品的过程是相当繁琐复杂的，且造成材料的损坏和消耗浪费。

拉曼散射的应用涉及许多学科领域，例如：物理学，化学，材料科学等。它可以用于研究固体的元激发，包括极化声子，激子，磁振子，朗道能级等；研究薄膜小颗粒，薄膜，超晶格系统振动特性的尺寸效应，界面效应，应力效应，声子限制效应，介电限域效应，量子效应等；研究半导体键角，无序性，应变，应力效应，量子点，量子线以及应变层超晶格可靠性等。在研究砷化镓/铝镓砷红外量子阱材料时通常是利用拉曼散射来反映材料的晶格振动情况，而拉曼散射的应用从来就未涉及到红外量子阱材料的峰值响应波长。

(三)发明内容：

为克服现有技术的缺陷，解决传统方法在测量过程中所遇到的困难，本发明利用拉曼散射光谱方法研究量子阱红外材料子带间跃迁，提出一种砷化镓/铝镓砷红外量子阱材料峰值响应波长的检测方法。

一种砷化镓/铝镓砷红外量子阱材料峰值响应波长的检测方法，步骤如下：

a.把砷化镓/铝镓砷红外多量子阱材料切割成矩形样品；

b.将材料样品用固定夹固定，放置在拉曼光谱仪的样品测试台上；

c.打开拉曼光谱仪的电源开关，将拉曼光谱仪的激光器作为激发光源，选择波长为782nm的激光，调整入射激光光束使其聚焦成直径为1μm的光斑，将其汇集并照射在材料样品上；材料样品测试面放置应选择使量子阱层面平行于入射光束照射方向，在室温下采用背散射(即散射角180°)方式进行测试；

d.材料样品测试面的散射光线经透镜的汇聚返回拉曼光谱仪中，拉曼光谱仪中CCD探测器接收到光信号，经拉曼光谱仪中的计算机对光信号进行数据处理，得到材料的拉曼散射光谱图；

e.把拉曼散射光谱图中最强峰对应的拉曼频移带入关系式λp=1Δv~1]]>中可换算成波长，该波长即为红外量子阱材料峰值响应波长。

本发明材料的量子阱结构为掺Si的砷化镓(GaAs)和铝镓砷(Al_0.3Ga_0.7As)按设计要求交替生长出的薄层结构，多量子阱结构为砷化镓/铝镓砷(GaAs/Al_0.3Ga_0.7As)薄层结构的周期性重复。