GaAs（001）表面量子多环的制备与形貌探究

发布时间：2020-04-17 08:22

【摘要】：近几年来,量子环由于其独特的物理性质受到了物理学家的广泛关注。在同心量子环中,由于选择规则的作用,不同角动量状态间的电荷隧穿被强抑制。同心量子环可以有效的耦合直接和间接激子,所以同心圆量子环可以被应用于半导体量子计算器件的研究中。量子环的物理性质与其形貌有着很大的联系,激子的能量的色散关系就随环半径的不同而不同。本文主要研究了二步升温法制备量子双环工艺;三步升温法制备量子三环工艺;Ga液滴的沉积量、沉积速率和晶化As压对量子双环的影响以及As压和生长温度对量子三环的影响。二步升温法制备量子双环:首先关闭As阀在衬底温度下沉积Ga液滴,将衬底温度降到,在As等效束流压强为Pa的条件下晶化20s;衬底温度由升至,在同样的As等效束流压强下晶化10分钟。实验结果表明二步升温法可以制备量子双环。对生长条件的探究表明,随着Ga原子沉积量的增加,量子双环的内外环直径变大,内环高度变高,外环高度降低;随着Ga原子沉积速率的增加,量子双环的内外环直径变小,内环高度变低,外环高度升高,量子双环密度增大。在本文中解释了造成这些现象的原因。三步升温法制备量子三环:第一步,衬底温度降至,在零As压下沉积的Ga液滴;第二步,衬底温度由降至,在As等效束流压强为Pa的条件下晶化20s;第三步,关闭As阀门,衬底温度由升至,在同样的As等效束流压强下晶化20s。第四步,关闭As阀门,温度升高到,待温度达到后打开As阀,在同样的As等效束流压强下晶化10 min。实验表明随着As束流的增加最终的纳米结构由双环变为三环最后变为单环。温度的增加使得三环形貌更加明显,环直径增加,环高降低。同时我们发现当相邻生长温度温差很大时,会形成量子四环。本文分析了了造成这些现象的原因,并给出了三环和四环的成环机制。
【图文】：

低维半导体材料,状态密度,体材料,结构示意图

即是除了三维体材料以外的二维、一维和零维材料。如图1.1 显示[2]了低维半导体材料及体材料的结构示意图及状态密度函数。二维材料如量子阱，其载流子的运动被限制在单一方向上，而在另两个方向（如 x，y 方向）上自由运动；一维材料如量子线，载流子在两个方向上受限，只在一个方向上自由运动；零维材料例如量子点则是在三个方向上运动都受到限制。1.3 外延生长理论外延生长过程一般是在固体衬底的表面上沉积气相原子，原子在表面上迁移，脱附，吸附，外延生长成一层新的材料，而另一部分原子脱离表面，重新回到生长室中，整个外延生长过程是一个非平衡的过程。由于外延层材料和衬底材料在晶格常数、界面能和表面能等参数上存在较大的差异，并且温度在外延材料的生

沉积量,应力,模式,外延法

图 1.3 S-K 模式中沉积量与应力的关系的 A 点我们称之 S-K 转变点，而所对应的外延材料厚的大小是由外延材料与衬底材料之间的晶格失配度的chi[3]等人提出在晶格匹配系统中提出了一种新型外延oplet epitaxy, DE)技术，液滴外延法不依赖于表面应力系统也适用于晶格匹配材料系统。液滴外延法被广泛长中。液滴外延法制备 III-V 族半导体材料纳米结构设备中，以层状的生长方式长出 III-V 族缓冲层，在沉积完成后在提供Ⅴ族分子。Ⅲ族液滴相当于一个反在反应室中结合，根据生长条件的不同产生不同的纳在分子束外延系统中利用液滴外延法生长出了 GaAs 量子环。2014 年，Christian Heyn[5]利用以 Ga 液滴为刻
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN304

【相似文献】