發(fā)布時間：2017-09-09 08:29

  本文關鍵詞：硅基鍺量子點和鍺薄膜的濺射生長及其光學性質研究

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【摘要】：晶體Ge(c-Ge)材料,如Ge量子點(Ge QDs)、Ge薄膜等,不僅可以與Si集成電路兼容,而且相比于Si具有諸多優(yōu)勢,一直以來都是Si基光電子和微電子研究中的熱點。采用課題組前期探索得到的最優(yōu)生長參數(shù),研究離子束濺射多層Ge/Si量子點的光致發(fā)光、近紅外與中紅外吸收性能。研究結果表明：通過光致發(fā)光和近紅外吸收分析,發(fā)現(xiàn)與量子點有關的吸收峰在1.5μm處；并且中紅外吸收譜揭示出量子點在3.4μm處也有微弱的吸收,對應于束縛態(tài)基態(tài)到連續(xù)態(tài)的躍遷,它們對應的能量正好與其能級位置吻合。但它們的吸收并不是很強,結果也不可重復,這歸因于在該條件下Ge量子點是在非晶和結晶的混晶Si緩沖層或隔離層上生長的,導致Ge量子點的結晶度不高。然而,停頓生長Si層來增加Si的結晶性,進而改善量子點的結晶性,是一種生長高結晶性Ge量子點的有效方法。低溫-高溫兩步法生長Ge膜的研究表明：直流磁控濺射生長的Ge膜并未實現(xiàn)真正的外延生長,而呈現(xiàn)出不同晶向隨機競爭進行生長；兩步法生長Ge膜的表面粗糙度呈現(xiàn)出隨低溫Ge層生長溫度升高而逐漸減小的趨勢,這主要歸因于退火對低溫Ge層形貌的影響；兩步法Ge膜在1.0～1.8μm波段展現(xiàn)出明顯的紅外吸收。高溫退火對低溫Ge膜微結構及紅外吸收的影響研究表明：(1)、隨生長溫度從300℃升高到450℃,Ge膜依次經(jīng)歷了非晶、微晶再到多晶的轉變。經(jīng)高溫退火后,不同晶相的Ge膜均變成了多晶Ge膜,并且均展現(xiàn)出(111)擇優(yōu)取向和差不多的晶粒尺寸。(2)、高溫退火嚴重粗化了非晶Ge膜和微晶Ge膜的表面形貌,而多晶Ge膜退火后的表面形貌幾乎展現(xiàn)出跟退火前一樣光滑的表面。該現(xiàn)象可通過退火過程中不同晶相Ge膜的生長機制得到很好的解釋。(3)、退火增強了不同晶相Ge膜在1.0～1.8μm波段的紅外吸收性能。
【關鍵詞】：Ge量子點 Ge薄膜 濺射沉積 光學性質
【學位授予單位】：云南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O614.431;TB383.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-21
• 1.1 引言8-9
• 1.2 晶體Ge材料的制備及其應用9-14
• 1.2.1 Si基Ge量子點9-11
• 1.2.2 Si基Ge薄膜11-14
• 1.3 課題組前期晶體Ge材料的生長研究14-20
• 1.3.1 離子束濺射Ge/Si量子點15-18
• 1.3.2 磁控濺射Ge薄膜18-20
• 1.4 論文的主要工作和創(chuàng)新點20-21
• 第二章 材料生長設備及表征技術概述21-29
• 2.1 FJL560Ⅲ型超高真空磁控與離子束聯(lián)合濺射設備21-23
• 2.1.1 離子束濺射設備21-22
• 2.1.2 磁控濺射設備22-23
• 2.2 材料表征技術23-26
• 2.2.1 表面原子力顯微鏡(AFM)23-24
• 2.2.2 拉曼光譜儀(Raman)24
• 2.2.3 X射線衍射(XRD)24-25
• 2.2.4 UV-Vis-NIR分光光度計25-26
• 2.2.5 電化學工作站26
• 2.3 基片清洗26-29
• 2.3.1 去離子水機26-27
• 2.3.2 Si片的清洗27
• 2.3.3 Ge片的清洗27-29
• 第三章 離子束濺射Si基Ge量子點的光學性質研究29-37
• 3.1 引言29
• 3.2 實驗設計29-30
• 3.3 結果討論與分析30-37
• 3.3.1 離子束濺射Si基Ge量子點的光學性質研究30-33
• 3.3.2 Ge量子點的改性33-37
• 第四章 低溫-高溫兩步法Ge薄膜的生長及其光學性質研究37-43
• 4.1 引言37-38
• 4.2 實驗設計38-39
• 4.3 結果討論與分析39-43
• 4.3.1 低溫-高溫兩步法Ge薄膜微結構分析39-41
• 4.3.2 兩步法Ge薄膜紅外吸收測試41-43
• 第五章 高溫退火對低溫Ge薄膜微結構和光學性質的影響研究43-52
• 5.1 引言43
• 5.2 實驗設計43-44
• 5.3 結果討論與分析44-52
• 5.3.1 高溫退火對低溫Ge薄膜微結構的影響44-50
• 5.3.2 退火過程中的生長機制50
• 5.3.3 高溫退火對低溫Ge薄膜紅外吸收的影響50-52
• 第六章 總結與展望52-60
• 6.1 研究工作獲得的主要結論52-53
• 6.2 研究工作展望53-60
• 參考文獻60-70
• 附錄 攻讀碩士期間獲得的成果和獎勵70-71
• 致謝71-72

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本文編號：819364