衬底温度对Ga液滴在Al 0.4 Ga 0.6 As表面形成纳米结构的影响
发布时间：2021-09-07 06:53
本文研究了不同衬底温度对Ga液滴在Al0.4Ga0.6As表面形成纳米结构的影响,当300℃≤T≤380℃时,Ga液滴演化成纳米孔（Nanohole）和盘状结构（diffusion halo）,纳米结构的尺寸随温度升高而增大.当T≥385℃时,盘状结构消失,形成一定平坦的AlxGa1-xAs薄膜,Ga液滴在界面处继续向下刻蚀直至耗尽,形成平均直径为75 nm,平均孔深为5.52 nm的纳米孔.本文还通过盘状结构测出平均扩散长度△R,并拟合出Ga原子在Al0.4Ga0.6As表面的激活能EA=0.78（±0.01） eV和扩散前因子D0=0.15(×4.1±1)10-2 cm2s-1.
【文章来源】：原子与分子物理学报. 2020,37(03)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
(a)～(d)纳米孔和盘状结构在砷压下随着衬底温度升高而进行的演化过程.
纳米结构在As束流下由Ga液滴晶化而来,不同的衬底温度下,沉积的Ga液滴通过As束流晶化,它们的AFM扫描图像如图1(a)～(f)所示,可以看到Al0.4Ga0.6As表面形貌变化.如图1所示,Al0.4Ga0.6As衬底表面上有孔洞、盘状结构形成,它们的密度随着温度的升高发生明显的变化. 当T=300 ℃,衬底表面形成较为密集的纳米孔和纳米盘状结构,结构形貌还不明显;随着温度的升高(300 ℃≤T≤380 ℃),纳米孔和纳米盘的密度都在降低,纳米孔的孔径和纳米盘的扩散半径在逐渐增大;当T=380 ℃,纳米盘几乎消失,纳米孔的密度进一步降低,孔径继续增大;当T=420 ℃,纳米盘消失,衬底表面形成了一定平坦的薄膜,纳米孔的密度降至最低,孔径增至最大. 为了进一步探究衬底温度对Ga液滴在Al0.4Ga0.6As表面形成纳米结构的影响.
纳米孔的结构特性与温度之间的关系如图2(d)～(f),正如预期的那样,孔洞密度随着衬底温度的升高而降低,与Christian Heyn等人[13]得到的结果一致,在T=300 ℃时,纳米孔较为密集,纳米孔的平均密度为1.58×1014 cm-2,平均直径为22.81 nm,平均孔深为0.66 nm,深度较浅,这是由于衬底温 度在300 ℃时,Ga、Al原子扩散运动不明显,并且在表面的迁移能力较弱,扩散半径较小,初始Ga滴液沉积到Al0.4Ga0.6As表面后开始刻蚀并形成与初始液滴几乎等数量的纳米洞. 随着温度升至340 ℃,纳米孔的密度减少到4.17×1013 cm-2,平均直径为34.12 nm,平均孔深达到1.28 nm,变化较为明显. Ga、Al原子在表面的迁移能力随着温度的升高而增强,向外扩散运动加快,并在砷压的作用下晶化形成形成纳米盘.当T=360 ℃时,纳米孔的密度继续随着温度的升高而降低到2.05×1013 cm-2,平均直径则随温度升高而增加至45.36 nm,平均孔深增至1.63 nm. 当衬底温度达到380 ℃时,纳米孔的平均密度降低至1.25×1013 cm-2,下降速率减慢,平均直径增至55.60 nm,平均孔深增至2.22 nm,从图2(e)～(f)的拟合曲线得出,平均直径和孔深都随温度升高而增加,变化速率较小.
【参考文献】：
期刊论文
[1]生长温度对In0.5Ga0.5As/GaAs量子点尺寸的影响[J]. 马明明,杨晓珊,郭祥,王一,汤佳伟,张之桓,许筱晓,丁召. 原子与分子物理学报. 2019(01)
[2]电子在掺杂GaAs/GaAlAs斐波那契量子阱中波函数和能量性质[J]. 骆敏,程子恒,包建阳,朱克杰. 四川大学学报(自然科学版). 2017(03)
[3]薄膜生长中的表面动力学（Ⅰ）[J]. 王恩哥. 物理学进展. 2003(01)
本文编号：3389073
【文章来源】：原子与分子物理学报. 2020,37(03)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
(a)～(d)纳米孔和盘状结构在砷压下随着衬底温度升高而进行的演化过程.
纳米结构在As束流下由Ga液滴晶化而来,不同的衬底温度下,沉积的Ga液滴通过As束流晶化,它们的AFM扫描图像如图1(a)～(f)所示,可以看到Al0.4Ga0.6As表面形貌变化.如图1所示,Al0.4Ga0.6As衬底表面上有孔洞、盘状结构形成,它们的密度随着温度的升高发生明显的变化. 当T=300 ℃,衬底表面形成较为密集的纳米孔和纳米盘状结构,结构形貌还不明显;随着温度的升高(300 ℃≤T≤380 ℃),纳米孔和纳米盘的密度都在降低,纳米孔的孔径和纳米盘的扩散半径在逐渐增大;当T=380 ℃,纳米盘几乎消失,纳米孔的密度进一步降低,孔径继续增大;当T=420 ℃,纳米盘消失,衬底表面形成了一定平坦的薄膜,纳米孔的密度降至最低,孔径增至最大. 为了进一步探究衬底温度对Ga液滴在Al0.4Ga0.6As表面形成纳米结构的影响.
纳米孔的结构特性与温度之间的关系如图2(d)～(f),正如预期的那样,孔洞密度随着衬底温度的升高而降低,与Christian Heyn等人[13]得到的结果一致,在T=300 ℃时,纳米孔较为密集,纳米孔的平均密度为1.58×1014 cm-2,平均直径为22.81 nm,平均孔深为0.66 nm,深度较浅,这是由于衬底温 度在300 ℃时,Ga、Al原子扩散运动不明显,并且在表面的迁移能力较弱,扩散半径较小,初始Ga滴液沉积到Al0.4Ga0.6As表面后开始刻蚀并形成与初始液滴几乎等数量的纳米洞. 随着温度升至340 ℃,纳米孔的密度减少到4.17×1013 cm-2,平均直径为34.12 nm,平均孔深达到1.28 nm,变化较为明显. Ga、Al原子在表面的迁移能力随着温度的升高而增强,向外扩散运动加快,并在砷压的作用下晶化形成形成纳米盘.当T=360 ℃时,纳米孔的密度继续随着温度的升高而降低到2.05×1013 cm-2,平均直径则随温度升高而增加至45.36 nm,平均孔深增至1.63 nm. 当衬底温度达到380 ℃时,纳米孔的平均密度降低至1.25×1013 cm-2,下降速率减慢,平均直径增至55.60 nm,平均孔深增至2.22 nm,从图2(e)～(f)的拟合曲线得出,平均直径和孔深都随温度升高而增加,变化速率较小.
【参考文献】：
期刊论文
[1]生长温度对In0.5Ga0.5As/GaAs量子点尺寸的影响[J]. 马明明,杨晓珊,郭祥,王一,汤佳伟,张之桓,许筱晓,丁召. 原子与分子物理学报. 2019(01)
[2]电子在掺杂GaAs/GaAlAs斐波那契量子阱中波函数和能量性质[J]. 骆敏,程子恒,包建阳,朱克杰. 四川大学学报(自然科学版). 2017(03)
[3]薄膜生长中的表面动力学（Ⅰ）[J]. 王恩哥. 物理学进展. 2003(01)
本文编号：3389073
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