分数层二维 GaN/AlN 结构：生长动力学与 UVC 发射器应用
材料科学
2026-01-28 v2
摘要
本文报道了标称亚临界厚度为 0.75-2 单层（MLs）的 GaN/AlN 量子阱（QWs）的基本性质。它们通过等离子体活化分子束外延生长，改变标称厚度或镓氮通量比。原位监测揭示了量子阱在二维成核和台阶流生长模式上的差异。厚度为整数（1 和 2 MLs）的量子阱的发射特性对生长机制的依赖性较弱。相比之下，具有分数层厚度的量子阱的发光强度和光谱位置由生长机制决定。利用从头计算，提出了一种唯象模型，在二维成核或台阶流生长机制分别占主导的情况下，将分数层量子阱描述为二维量子盘阵列或二维量子带阵列。该模型与含有多个（250）GaN/AlN 量子阱的异质结构的光致发光和阴极荧光实验数据总体一致。这些异质结构在能量为 12.5 keV、最大脉冲电流为 2 A 的电子束泵浦下，对于 228 nm 和 256 nm 的波长，分别展现出高达 1 W 和 37 W 的光峰值功率的线性电流依赖性，使其有望用作大功率紫外 C（UVC）发射器。
引用
@article{arxiv.2601.08410,
title = {Fractional-Monolayer 2D-GaN/AlN Structures: Growth Kinetics and UVC-emitter Applications},
author = {V. N. Jmerik and D. V. Nechaev and E. A. Evropeitsev and E. M. Roginskii and A. N. Semenov and M. A. Yagovkina and P. A. Alekseev and V. I. Kozlovsky and M. M. Zverev and N. A. Gamov and Tao Wang and Xinqiang Wang and T. V. Shubina and A. A. Toropov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.08410},
year = {2026}
}
备注
32 pages, 5 fugures, regular article