本文關(guān)鍵詞：InGaAs量子點(diǎn)生長(zhǎng)均勻性可控性研究

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【摘要】：本文利用分子束外延技術(shù)來(lái)制備In(Ga)As量子點(diǎn),以反射式高能電子衍射儀作為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工具,在GaAs(001)襯底上沉積一定量的Ga元素形成Ga液滴,隨后開(kāi)啟As閥晶化,研究了形成的GaAs納米結(jié)構(gòu)與Ga的沉積量、襯底溫度和As等效束流壓強(qiáng)之間的關(guān)系;在經(jīng)過(guò)Ga液滴刻蝕而具有納米洞的GaAs襯底上沉積不同厚度的InAs材料形成量子點(diǎn),利用掃描隧道顯微鏡研究了量子點(diǎn)的形成及分布與InAs沉積量之間的關(guān)系;通過(guò)生長(zhǎng)多周期In(Ga)As/GaAs結(jié)構(gòu),研究了量子點(diǎn)的密度、尺寸大小及空間分布均勻性等參數(shù)隨生長(zhǎng)周期數(shù)增加的變化關(guān)系。研究結(jié)果表明,在GaAs(001)襯底上沉積一定量的Ga元素,當(dāng)Ga的沉積量超過(guò)某一臨界值(介于0.7~1.3ML之間)時(shí),在GaAs(001)表面會(huì)形成Ga液滴結(jié)構(gòu);形成的Ga液滴在經(jīng)過(guò)As壓晶化后,由于Ga的沉積量,襯底溫度和As等效束流壓強(qiáng)的不同,形成的GaAs納米結(jié)構(gòu)有單環(huán)、雙環(huán),環(huán)-盤(pán)等結(jié)構(gòu),而在所有的影響因素中,又以As等效束流壓強(qiáng)的作用最為明顯;在經(jīng)過(guò)Ga液滴刻蝕而具有納米洞的GaAs襯底上沉積不同厚度的InAs材料形成量子點(diǎn),在GaAs襯底平坦區(qū),InAs按照SK模式生長(zhǎng);在襯底表面含有納米洞的區(qū)域,由于在納米洞內(nèi)部和納米洞開(kāi)口周?chē)植加写罅颗_(tái)階,在臺(tái)階處存在著豐富的懸掛鍵,外延材料的分子更加傾向于在這里和襯底表面原子成鍵結(jié)合,因此量子點(diǎn)會(huì)優(yōu)先在臺(tái)階處成核生長(zhǎng)。當(dāng)增加InAs的沉積量時(shí),臺(tái)階對(duì)量子點(diǎn)成核影響減小。當(dāng)沉積InAs的量達(dá)到2ML時(shí),In(Ga)As量子點(diǎn)會(huì)圍繞納米洞按順序呈環(huán)形分布,并且每個(gè)量子點(diǎn)的大小和形狀都趨于一致。生長(zhǎng)多周期In(Ga)As/GaAs結(jié)構(gòu),InAs和GaAs在豎直方向存在應(yīng)力傳遞效應(yīng),隨著生長(zhǎng)周期數(shù)的增加,形成的In(Ga)As量子點(diǎn)的密度逐漸減小,而尺寸在逐漸增大,同時(shí)在整個(gè)襯底表面量子點(diǎn)的空間分布越來(lái)越均勻,形貌尺寸也逐漸趨于統(tǒng)一。
【關(guān)鍵詞】：分子束外延 液滴外延 GaAs納米結(jié)構(gòu) 多周期 In(Ga)As量子點(diǎn)
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O471.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 緒論7-17
• 1.1 低維材料分類7-9
• 1.2 低維半導(dǎo)體器件的發(fā)展歷程9-10
• 1.3 量子點(diǎn)簡(jiǎn)介10-12
• 1.3.1 什么是量子點(diǎn)10
• 1.3.2 量子點(diǎn)的應(yīng)用10-11
• 1.3.3 量子點(diǎn)的制備11-12
• 1.4 半導(dǎo)體材料外延生長(zhǎng)簡(jiǎn)介12-15
• 1.4.1 半導(dǎo)體材料外延生長(zhǎng)的三種模式12-13
• 1.4.2 外延生長(zhǎng)的熱力學(xué)解釋13-15
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容15-17
• 第二章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹17-26
• 2.1 MBE介紹17-21
• 2.1.1 超高真空系統(tǒng)18-19
• 2.1.2 MBE源爐及控制系統(tǒng)19-20
• 2.1.3 MBE的原位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)20-21
• 2.2 STM介紹21-24
• 2.3 系統(tǒng)溫度校準(zhǔn)24-25
• 2.3.1 源溫與其等效束流壓強(qiáng)校準(zhǔn)24-25
• 2.3.2 襯底溫度校準(zhǔn)25
• 2.4 小結(jié)25-26
• 第三章 基于液滴外延法的GaAs納米結(jié)構(gòu)的制備與研究26-39
• 3.1 襯底脫氧26-27
• 3.2 生長(zhǎng)GaAs緩沖層27-28
• 3.3 Ga液滴的制備28-29
• 3.4 GaAs納米結(jié)構(gòu)的制備與研究29-36
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)條件29-30
• 3.4.2 STM掃描結(jié)果分析30-33
• 3.4.3 基于液滴外延的GaAs納米結(jié)構(gòu)制備的理論分析33-36
• 3.5 基于Ga液滴外延的In(Ga)As量子點(diǎn)生長(zhǎng)研究36-38
• 3.6 小結(jié)38-39
• 第四章 InAs沉積量對(duì)InAs/GaAs量子點(diǎn)表面形貌的影響研究39-47
• 4.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程39-40
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論40-45
• 4.3 小結(jié)45-47
• 第五章 生長(zhǎng)多周期In(Ga)As/GaAs量子點(diǎn)均勻性研究47-50
• 5.1 實(shí)驗(yàn)方法47-48
• 5.2 STM圖像分析及討論48-49
• 5.3 小結(jié)49-50
• 第六章 總結(jié)與展望50-52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 致謝55-56
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文和參加科研情況56-57

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1 雷達(dá);沈永濤;馮奕鈺;封偉;;量子點(diǎn)能帶寬調(diào)控研究新進(jìn)展[J];中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué);2012年05期

2 宋凱;;量子點(diǎn)閃光的風(fēng)采[J];百科知識(shí);2010年06期

3 袁曉利,施毅,楊紅官,卜惠明,吳軍,趙波,張榮,鄭有p，

本文編號(hào)：1043004