Si基图形衬底有序Ge/Si纳米结构的制备及光学性质研究

发布时间：2023-05-13 19:11

　　本文采用聚苯乙烯(PS)纳米球刻蚀技术(NSL)联合离子束溅射技术,在Si基纳米坑型图形衬底上溅射制备有序Ge/Si纳米结构。利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对有序纳米结构表面形貌进行表征,利用光致发光光谱(PL)及荧光分光光度计对有序纳米结构光学性质研究。在原有的Langmuir-Blodgett(LB)法制备纳米球薄膜基础上,进一步优化实验操作以促进PS纳米球自组织在去离子水表面排列成薄膜结构,如配制全新的PS纳米球悬浮液,对去离子水进行表面活性剂(SDS)预处理等。KOH溶液对Si基衬底的各向异性刻蚀处理过程置于超声环境中,减少了刻蚀过程中的非人为影响因素。采用离子束溅射设备,在Si基图形衬底上溅射制备有序Si纳米团簇。运用动力学理论,对有序Si纳米团簇生长机理进行分析,图形衬底表面不同位置因曲率不同导致化学势的不同,促使原子从高化学势位置(纳米坑边缘区域)向低化学势(纳米坑底区域)位置迁移。在室温条件下作样品的可见发光光谱研究,其发光来源于禁带中高密度的辐射复合缺陷态(O缺陷,Si缺陷)及来自Si纳米团簇的量子点效应。采用离子束溅射设备,在Si基图形衬底溅射...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 Si衬底上制备有序PS纳米球薄膜的方法
        1.2.1 LB法
        1.2.2 空气-水界面漂浮法
        1.2.3 涡旋表面法
        1.2.4 旋涂法
    1.3 Si基坑型图形衬底上有序Ge/Si纳米结构的制备
        1.3.1 Si基坑型图形衬底的制备
        1.3.2 二维有序Ge/Si量子点的制备
        1.3.3 三维有序Ge/Si量子点的制备
        1.3.4 有序Ge/Si纳米环的制备
    1.4 Si基纳米柱图形衬底上制备有序Ge/Si纳米结构
        1.4.1 Si基柱型图形衬底的制备
        1.4.2 有序Ge/Si量子点分子的制备
    1.5 有序Ge量子点光学性质优势
    1.6 本课题的来源和论文主要研究内容
        1.6.1 本课题来源
        1.6.2 本论文的主要研究内容
    1.7 本论文工作特色和亮点
第二章 实验概述与表征方法
    2.1 实验整体方案
    2.2 实验仪器简介
        2.2.1 离子束溅射设备
        2.2.2 去离子水机
        2.2.3 其他基片清洗辅助设备
        2.2.4 仪器操作及样品清洗过程
    2.3 纳米球刻蚀技术
    2.4 样品表征仪器简介
        2.4.1 原子力显微镜
        2.4.2 扫描电子显微镜
        2.4.3 拉曼光谱仪
        2.4.4 光致发光
第三章 NSL优化及有序Si纳米团簇制备
    3.1 引言
    3.2 实验过程
        3.2.1 优化纳米球排版实验
        3.2.2 Si基纳米坑图形衬底的制备
        3.2.3 Si基图形衬底上溅射生长有序Si纳米团簇
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 表面形貌分析
        3.3.2 生长机理分析
    3.4 光学性质表征
    3.5 本章小结
第四章 有序Ge/Si量子点制备及光学性质研究
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 正交试验法
        4.2.2 实验过程
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 表面形貌分析
        4.3.2 量子点成核机理及分析
    4.4 光学性质表征
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 研究工作取得的主要结果
    5.2 后续研究展望
参考文献
附录 攻读硕士期间发表的论文和获得的奖励
    攻读硕士期间发表的论文
    攻读硕士期间申请的发明专利
    攻读硕士期间主持的项目
    攻读硕士期间获得的奖励
致谢



本文编号：3816339