金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备InGaN/GaN多量子阱结构时, 在GaN势垒层生长的N₂载气中引入适量H₂, 能够有效改善阱/垒界面质量从而提升发光效率。 本工作利用光致发光(PL)光谱技术, 对蓝光激光器结构中的InGaN/GaN多量子阱的发光性能进行了精细的光谱学测量与表征, 研究了通H₂生长对量子阱界面的调控效应及其发光效率提升的物理机制。 室温PL光谱结果显示, GaN势垒层生长载气中引入2.5%的H₂使InGaN/GaN多量子阱的发光效率提升了75%、 发光峰的峰位蓝移了17 meV、 半峰宽(FWHM)减小了10 meV。 通过功率依赖的PL光谱特征分析, 我们对InGaN/GaN量子阱中的量子限制Stark效应(QCSE)和能带填充(Band Filling)效应进行了清晰的辨析, 发现了发光峰峰位和峰宽的光谱特征主要受QCSE效应影响, H₂的引入能够大幅度降低QCSE效应, 并且确定了QCSE效应被完全屏蔽情况下的发光峰能量为2.75 eV。 温度依赖的PL光谱数据揭示了通H₂生长量子阱结构中显著减弱的载流子局域化行为, 显示界面质量提高有效降低了限制势垒的能量波动, 从而导致更窄的发光峰半峰宽。 PL光谱强度随温度的变化规律表明, 通H₂生长并不改变量子阱界面处的非辐射复合中心的物理本质, 却能够显著减少非辐射复合中心的密度, 有助于提升量子阱的发光效率。 通过时间分辨PL光谱分析, 发现通H₂生长会导致量子阱结构中更短的载流子辐射复合寿命, 但不影响非辐射复合寿命。 载流子复合寿命的变化特征进一步确认了通H₂生长对量子阱结构中QCSE效应和非辐射复合中心的影响规律。 综合所有PL光谱分析结果, 我们发现通H₂生长能够提高InGaN/GaN多量子阱的界面质量、 显著减弱应力效应(更弱的QCSE效应)、 降低限制势垒的能量波动以及减少界面处非辐射复合中心的密度, 从而显著提升量子阱的发光效率。 该研究工作充分显示了PL光谱技术对半导体量子结构发光性能的精细表征能力, 光谱分析结果能够为InGaN/GaN多量子阱生长提供有价值的参考。

近年来, 墨西哥蓝珀备受欢迎, 在市场上占有量越来越大。 红蓝料琥珀作为蓝珀的品种之一, 因其表层通常具有一层褐红色的氧化皮层, 内层琥珀在紫外光下具有蓝绿色荧光, 被称为“红皮蓝珀”。 但墨西哥琥珀中的红蓝料由于形成条件的限制非常稀少。 通过宝石学常规测试、 显微放大观察、 傅里叶红外光谱和光致发光光谱等, 对墨西哥红蓝料琥珀的宝石学特征和谱学特征进行研究, 并与墨西哥的黑皮料琥珀展开对比研究。 墨西哥红蓝料琥珀红皮常呈微透明, 内部为半透明—微透明, 红皮厚度不均, 由黑色点状包裹聚集流动组成。 长波紫外灯下红皮部分显示弱至无的荧光, 内部显示较强的蓝色荧光。 红外光谱中墨西哥红蓝料红皮部分位于1 723和1 233~1 046 cm^-1处的吸收峰分别是由含氧基团C=O及C—O所致, 由—CH₃所致的吸收峰位于2 928 cm^-1, 其中含氧基团C=O是使红蓝料琥珀呈现红色的生色团。 红蓝料琥珀红皮部分C=O峰与—CH₃峰的吸收强度比约为4/5, 而内部约为2/5~1/2, 红蓝料琥珀表层红皮部分的氧化程度较内部强, 并且红蓝料琥珀内部氧化程度高于黑皮料内部。 光致发光光谱结果表明红蓝料琥珀的红皮部分和内层的发光中心不同, 红皮部分以562和506 nm为发光中心, 而内层大多以467和472 nm为发光中心。 随着氧化程度的增加, 发光中心逐渐红移, 荧光强度明显降低, C=O对墨西哥红蓝料琥珀的荧光起到了淬灭作用。 黑皮料琥珀内部特征谱峰具489和466 nm两个宽的发光中心, 黑皮料琥珀内部的荧光强度较红蓝料琥珀更高。 该研究为墨西哥红蓝料琥珀的鉴别提供了依据, 有助于墨西哥红蓝料琥珀与其他产地、 其他品种琥珀的区分, 具有重要的理论意义和市场运用价值。