磁控溅射Ge/Si量子点的微结构优化和性能研究
发布时间：2021-06-25 03:27
Si基Ge量子点由于三维尺寸限制效应而展现出诸多新颖的光电性能,加之具有与Si基相兼容的巨大优势,有望成为未来光电子器件的基础材料。在过去近三十年间,Ge/Si量子点的生长和性能研究一直是低维材料领域的热点,其方法多以分子束外延（MBE）、化学气相沉积（CVD）、脉冲激光沉积技术为主。磁控溅射应用于Ge/Si量子点的生长始于近几年,实验探索、文献报道较少,量子点的演化机理尚不完整。针对磁控溅射高效、简易、低成本的优点,将其成功应用到优质Ge/Si量子点的生长对于未来实现量子点的工业化生产意义重大。本论文从磁控溅射Ge/Si量子点现有报道中Ge沉积厚度和Ge量子点尺寸较大的研究现状出发,以小沉积量情况下实现高密度、小尺寸Ge量子点的生长为目标,在对沉积速率进行标定、对设备温控系统表显温度和材料实际生长温度间温差进行校订、保证沉积速率和温度精准可控的前提下,获得了2 nm Ge沉积厚度下结晶性较好的小密度、小尺寸Ge/Si量子点。在研究过程中发现Ge/Si量子符合常规的Stranski-Krastanow（S-K）生长模式,但Ge浸润层厚度、Ge岛从金字塔形向圆顶形转变的临界尺寸（体积、直...
【文章来源】：云南大学云南省 211工程院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
FJL560III型超高真空磁控溅射设备
论文中量子点样品的快速退火处理均在同一台由中国合肥科晶材料司组装制造的 RTP-1000D4型快速升温炉中完成。设备实体如图 2.3由炉膛、真空泵、IR 红外加热元件及温度调控装置、保护气体（N、及循环水冷系统等主要部件构成。其中炉膛真空度可抽至-0.08 M热温度达 1000 °C，升温速率在真空条件和 N2保护氛围下可分 °C/s 和 50-100 °C/s，稳态控温精度为±5 °C，温度测量精度为±0.5 °射设备自身配备的加热控温系统相比（集成日本 SHIMADEN 公司单回路PID温控调节器，平均升温速率为0.5 °C/s，温度测量精度为±2000D4 型快速升温炉有着近数百倍之高的升温速率和更高的温度测量常短的时间内将样品加热到高温区完成热退火处理，具有热预算少、运动小、玷污小、加工时间短等优点，在不考虑样品在转移过程中受况下，这对样品在退火中温度的精细化控制是非常有利的。
)测试结果(65 nm)的 1.46 倍。由于量子点的形貌尺寸直接影响到量子点态的理论分析，而 AFM 具有过程简单、制样方便、对样品损伤小等优点泛应用于微纳材料的结构表征，这使得 AFM 测量结果的误差分析成为必引了大量的研究工作者进行相关的模型修正。然而，由于被测样品表面微复杂性、AFM 探针针尖结构的多样性、以及测量模式和表面力学性能间差异性，基于退卷积理论进行的修正往往难以获得具有普适性的有效模型的理想化处理和实际结构间难免存在不同程度的失配，进而容易带来修与实际值间的差异。除了采用修正模型可降低卷积效应带来的尺寸误差之种简单有效的方法就是测量过程中进行标样校准并采用尽可能细的针尖描，合适的测量模式和超细针尖的选择甚至可将测量误差降低至修正模型实际数值之间的差异范围之内，带来更低的误差，这可从下图 2.6[67]中对积原理及对应的简单的尺寸修正模型的讨论和分析中得到理论支撑。
本文编号：3248397
【文章来源】：云南大学云南省 211工程院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
FJL560III型超高真空磁控溅射设备
论文中量子点样品的快速退火处理均在同一台由中国合肥科晶材料司组装制造的 RTP-1000D4型快速升温炉中完成。设备实体如图 2.3由炉膛、真空泵、IR 红外加热元件及温度调控装置、保护气体（N、及循环水冷系统等主要部件构成。其中炉膛真空度可抽至-0.08 M热温度达 1000 °C，升温速率在真空条件和 N2保护氛围下可分 °C/s 和 50-100 °C/s，稳态控温精度为±5 °C，温度测量精度为±0.5 °射设备自身配备的加热控温系统相比（集成日本 SHIMADEN 公司单回路PID温控调节器，平均升温速率为0.5 °C/s，温度测量精度为±2000D4 型快速升温炉有着近数百倍之高的升温速率和更高的温度测量常短的时间内将样品加热到高温区完成热退火处理，具有热预算少、运动小、玷污小、加工时间短等优点，在不考虑样品在转移过程中受况下，这对样品在退火中温度的精细化控制是非常有利的。
)测试结果(65 nm)的 1.46 倍。由于量子点的形貌尺寸直接影响到量子点态的理论分析，而 AFM 具有过程简单、制样方便、对样品损伤小等优点泛应用于微纳材料的结构表征，这使得 AFM 测量结果的误差分析成为必引了大量的研究工作者进行相关的模型修正。然而，由于被测样品表面微复杂性、AFM 探针针尖结构的多样性、以及测量模式和表面力学性能间差异性，基于退卷积理论进行的修正往往难以获得具有普适性的有效模型的理想化处理和实际结构间难免存在不同程度的失配，进而容易带来修与实际值间的差异。除了采用修正模型可降低卷积效应带来的尺寸误差之种简单有效的方法就是测量过程中进行标样校准并采用尽可能细的针尖描，合适的测量模式和超细针尖的选择甚至可将测量误差降低至修正模型实际数值之间的差异范围之内，带来更低的误差，这可从下图 2.6[67]中对积原理及对应的简单的尺寸修正模型的讨论和分析中得到理论支撑。
本文编号：3248397
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