InGaAs量子点生长均匀性可控性研究

发布时间：2017-10-16 13:42

  本文关键词：InGaAs量子点生长均匀性可控性研究

  更多相关文章： 分子束外延 液滴外延 GaAs纳米结构 多周期 In(Ga)As量子点

【摘要】：本文利用分子束外延技术来制备In(Ga)As量子点,以反射式高能电子衍射仪作为实时监测工具,在GaAs(001)衬底上沉积一定量的Ga元素形成Ga液滴,随后开启As阀晶化,研究了形成的GaAs纳米结构与Ga的沉积量、衬底温度和As等效束流压强之间的关系;在经过Ga液滴刻蚀而具有纳米洞的GaAs衬底上沉积不同厚度的InAs材料形成量子点,利用扫描隧道显微镜研究了量子点的形成及分布与InAs沉积量之间的关系;通过生长多周期In(Ga)As/GaAs结构,研究了量子点的密度、尺寸大小及空间分布均匀性等参数随生长周期数增加的变化关系。研究结果表明,在GaAs(001)衬底上沉积一定量的Ga元素,当Ga的沉积量超过某一临界值(介于0.7~1.3ML之间)时,在GaAs(001)表面会形成Ga液滴结构;形成的Ga液滴在经过As压晶化后,由于Ga的沉积量,衬底温度和As等效束流压强的不同,形成的GaAs纳米结构有单环、双环,环-盘等结构,而在所有的影响因素中,又以As等效束流压强的作用最为明显;在经过Ga液滴刻蚀而具有纳米洞的GaAs衬底上沉积不同厚度的InAs材料形成量子点,在GaAs衬底平坦区,InAs按照SK模式生长;在衬底表面含有纳米洞的区域,由于在纳米洞内部和纳米洞开口周围分布有大量台阶,在台阶处存在着丰富的悬挂键,外延材料的分子更加倾向于在这里和衬底表面原子成键结合,因此量子点会优先在台阶处成核生长。当增加InAs的沉积量时,台阶对量子点成核影响减小。当沉积InAs的量达到2ML时,In(Ga)As量子点会围绕纳米洞按顺序呈环形分布,并且每个量子点的大小和形状都趋于一致。生长多周期In(Ga)As/GaAs结构,InAs和GaAs在竖直方向存在应力传递效应,随着生长周期数的增加,形成的In(Ga)As量子点的密度逐渐减小,而尺寸在逐渐增大,同时在整个衬底表面量子点的空间分布越来越均匀,形貌尺寸也逐渐趋于统一。
【关键词】：分子束外延 液滴外延 GaAs纳米结构 多周期 In(Ga)As量子点
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O471.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.1 低维材料分类7-9
• 1.2 低维半导体器件的发展历程9-10
• 1.3 量子点简介10-12
• 1.3.1 什么是量子点10
• 1.3.2 量子点的应用10-11
• 1.3.3 量子点的制备11-12
• 1.4 半导体材料外延生长简介12-15
• 1.4.1 半导体材料外延生长的三种模式12-13
• 1.4.2 外延生长的热力学解释13-15
• 1.5 本文研究内容15-17
• 第二章 实验系统介绍17-26
• 2.1 MBE介绍17-21
• 2.1.1 超高真空系统18-19
• 2.1.2 MBE源炉及控制系统19-20
• 2.1.3 MBE的原位监测系统20-21
• 2.2 STM介绍21-24
• 2.3 系统温度校准24-25
• 2.3.1 源温与其等效束流压强校准24-25
• 2.3.2 衬底温度校准25
• 2.4 小结25-26
• 第三章 基于液滴外延法的GaAs纳米结构的制备与研究26-39
• 3.1 衬底脱氧26-27
• 3.2 生长GaAs缓冲层27-28
• 3.3 Ga液滴的制备28-29
• 3.4 GaAs纳米结构的制备与研究29-36
• 3.4.1 实验条件29-30
• 3.4.2 STM扫描结果分析30-33
• 3.4.3 基于液滴外延的GaAs纳米结构制备的理论分析33-36
• 3.5 基于Ga液滴外延的In(Ga)As量子点生长研究36-38
• 3.6 小结38-39
• 第四章 InAs沉积量对InAs/GaAs量子点表面形貌的影响研究39-47
• 4.1 实验过程39-40
• 4.2 实验结果与讨论40-45
• 4.3 小结45-47
• 第五章 生长多周期In(Ga)As/GaAs量子点均匀性研究47-50
• 5.1 实验方法47-48
• 5.2 STM图像分析及讨论48-49
• 5.3 小结49-50
• 第六章 总结与展望50-52
• 参考文献52-55
• 致谢55-56
• 攻读硕士学位期间发表论文和参加科研情况56-57

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 雷达;沈永涛;冯奕钰;封伟;;量子点能带宽调控研究新进展[J];中国科学:技术科学;2012年05期

2 宋凯;;量子点闪光的风采[J];百科知识;2010年06期

3 袁晓利,施毅,杨红官,卜惠明,吴军,赵波,张荣,郑有p，

本文编号：1043004