AlGaAs/GaAs薄膜的基本表征
发布时间：2021-10-17 13:52
铝镓砷（Al Ga As）作为一种重要光电基础材料,被广泛的应用于高速电子器件与红外探测器。Al Ga As材料的质量,特别是材料表面的质量直接影响着所制作器件的光电性能。本文利用分子束外延（MBE）设备对生长高质量的Al Ga As/Ga As异质外延薄膜进行了详细的研究。实验首先探索了Ga As衬底的生长工艺、Al Ga As/Ga As异质外延的生长以及不同铝组分、生长速率条件对Al Ga As表面形貌的影响,利用反射式高能电子衍射仪（RHEED）以及扫描隧道显微镜（STM）对其表面进行分析。研究发现,针对不同铝组分的Al Ga As薄膜,随着Al组份增大,结构由明显的2×4重构转变到较弱的2×4重构;薄膜表面形貌由多层岛结构过渡到相对平坦表面（Al组分为25%）,当Al组份超过25%时,台阶逐渐减少,开始转变为有较大的坑覆盖率的表面。针对不同速率下的Al0.25Ga0.75As/Ga As外延薄膜,随着生长速率增大,表面呈现越来越粗糙的趋势。统计坑的覆盖率,通过拟合曲线发现,理论上当生长速率达到0.13单层每秒（ML/s）可以达到完美的原子级平坦的表面。这与实验过程中0.16M...
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 Al Ga As材料的制备方法与应用简介
1.3 论文研究意义与内容
第二章 实验设备与表征手段
2.1 分子束外延系统
2.1.1 MBE生长原理
2.1.2 源炉与衬底加热装置
2.2 反射式高能电子衍射仪
2.2.1 RHEED工作原理
2.2.2 RHEED衍射图样
2.2.3 RHEED强度振荡
2.3 低温扫描隧道显微镜系统
2.3.1 LT-STM原理
2.3.2 双线圈法制备钨探针
2.4 X射线衍射
2.4.1 X射线衍射原理
2.4.2 双晶衍射技术简介
2.5 霍尔效应
2.5.1 霍尔效应原理
2.5.2 范德堡法测霍尔效应
2.5.3 材料物性综合测试系统
第三章 Al Ga As薄膜表面的表征
3.1 不同组分的Al Ga As薄膜的表面形貌研究
3.1.1 Ga As缓冲层的生长
3.1.2 不同组分AlGaAs薄膜生长的实验过程
3.1.3 Al Ga As薄膜生长的实验结果讨论与总结
3.2 沉积速率对Al Ga As薄膜表面形貌的影响
3.2.1 Al_(0.25)Gal_(0.75)As薄膜生长实验过程
3.2.2 Al_(0.25)Gal_(0.75)As薄膜生长实验结果讨论与总结
3.3 Inl_(0.15)Ga_(0.85)As薄膜与Al_(0.15)Ga_(0.85)As薄膜表面形貌差异
3.3.1 In_(0.15)Ga_(0.85)As薄膜的STM扫描
3.3.2 薄膜原子表面扩散的应力影响
第四章 Al Ga As/Ga As的结构与电学性质表征
4.1 Al Ga As/Ga As厚薄XRD表征
4.1.1 不同Al Ga As膜的生长
4.1.2 结果讨论与总结
4.2 Al_(0.25)Gal_(0.75) As/Ga As量子阱输运特性
4.2.1 Al_(0.25)Gal_(0.75) As/Ga As量子阱结构生长
4.2.2 Al_(0.25)Gal_(0.75) As/Ga As量子阱霍尔效应
4.2.3 误差分析
第五章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间参加发表的论文和参加科研情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]An application of half-terrace model to surface ripening of non-bulk GaAs layers[J]. 刘珂,郭祥,周清,张毕禅,罗子江,丁召. Chinese Physics B. 2014(04)
[2]Step instability of the In0.2Ga0.8As （001） surface during annealing[J]. 张毕禅,周勋,罗子江,郭祥,丁召. Chinese Physics B. 2012(04)
[3]在RHEED实时监控下GaAs晶体生长研究[J]. 罗子江,周勋,杨再荣,贺业全,何浩,邓朝勇,丁召. 功能材料. 2010(04)
[4]衬底温度和生长速率对In0.2Ga0.8As分子束外延薄膜生长影响[J]. 白晨皓,杨瑞霞,张强,贾月辉. 唐山师范学院学报. 2009(05)
[5]载流子迁移率测量方法总结[J]. 刘青爽,刘晓萍. 山西电子技术. 2009(04)
[6]2μm像元间距GaAs/AlGaAs量子阱红外焦平面探测器[J]. 史衍丽,曹婉茹,周艳,杨明珠,何丹. 红外与激光工程. 2008(06)
[7]调制掺杂GaAs/AlGaAs2DEG材料持久光电导及子带电子特性研究[J]. 舒强,舒永春,张冠杰,刘如彬,姚江宏,皮彪,邢晓东,林耀望,许京军,王占国. 物理学报. 2006(03)
[8]AlxGa1-xAs/GaAs调制掺杂结构的MBE优化工艺生长[J]. 谢自力,邱凯,尹志军,方晓华,陈建炉,蒋朝辉. 微纳电子技术. 2002(08)
[9]透射式GaAs光电阴极AlGaAs/GaAs外延层X射线衍射摇摆曲线半峰宽研究[J]. 李晓峰,张景文,高鸿楷,侯洵. 光子学报. 2002(01)
[10]半导体量子电子和光电子器件[J]. 傅英,徐文兰,陆卫. 物理学进展. 2001(03)
本文编号：3441871
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 Al Ga As材料的制备方法与应用简介
1.3 论文研究意义与内容
第二章 实验设备与表征手段
2.1 分子束外延系统
2.1.1 MBE生长原理
2.1.2 源炉与衬底加热装置
2.2 反射式高能电子衍射仪
2.2.1 RHEED工作原理
2.2.2 RHEED衍射图样
2.2.3 RHEED强度振荡
2.3 低温扫描隧道显微镜系统
2.3.1 LT-STM原理
2.3.2 双线圈法制备钨探针
2.4 X射线衍射
2.4.1 X射线衍射原理
2.4.2 双晶衍射技术简介
2.5 霍尔效应
2.5.1 霍尔效应原理
2.5.2 范德堡法测霍尔效应
2.5.3 材料物性综合测试系统
第三章 Al Ga As薄膜表面的表征
3.1 不同组分的Al Ga As薄膜的表面形貌研究
3.1.1 Ga As缓冲层的生长
3.1.2 不同组分AlGaAs薄膜生长的实验过程
3.1.3 Al Ga As薄膜生长的实验结果讨论与总结
3.2 沉积速率对Al Ga As薄膜表面形貌的影响
3.2.1 Al_(0.25)Gal_(0.75)As薄膜生长实验过程
3.2.2 Al_(0.25)Gal_(0.75)As薄膜生长实验结果讨论与总结
3.3 Inl_(0.15)Ga_(0.85)As薄膜与Al_(0.15)Ga_(0.85)As薄膜表面形貌差异
3.3.1 In_(0.15)Ga_(0.85)As薄膜的STM扫描
3.3.2 薄膜原子表面扩散的应力影响
第四章 Al Ga As/Ga As的结构与电学性质表征
4.1 Al Ga As/Ga As厚薄XRD表征
4.1.1 不同Al Ga As膜的生长
4.1.2 结果讨论与总结
4.2 Al_(0.25)Gal_(0.75) As/Ga As量子阱输运特性
4.2.1 Al_(0.25)Gal_(0.75) As/Ga As量子阱结构生长
4.2.2 Al_(0.25)Gal_(0.75) As/Ga As量子阱霍尔效应
4.2.3 误差分析
第五章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间参加发表的论文和参加科研情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]An application of half-terrace model to surface ripening of non-bulk GaAs layers[J]. 刘珂,郭祥,周清,张毕禅,罗子江,丁召. Chinese Physics B. 2014(04)
[2]Step instability of the In0.2Ga0.8As （001） surface during annealing[J]. 张毕禅,周勋,罗子江,郭祥,丁召. Chinese Physics B. 2012(04)
[3]在RHEED实时监控下GaAs晶体生长研究[J]. 罗子江,周勋,杨再荣,贺业全,何浩,邓朝勇,丁召. 功能材料. 2010(04)
[4]衬底温度和生长速率对In0.2Ga0.8As分子束外延薄膜生长影响[J]. 白晨皓,杨瑞霞,张强,贾月辉. 唐山师范学院学报. 2009(05)
[5]载流子迁移率测量方法总结[J]. 刘青爽,刘晓萍. 山西电子技术. 2009(04)
[6]2μm像元间距GaAs/AlGaAs量子阱红外焦平面探测器[J]. 史衍丽,曹婉茹,周艳,杨明珠,何丹. 红外与激光工程. 2008(06)
[7]调制掺杂GaAs/AlGaAs2DEG材料持久光电导及子带电子特性研究[J]. 舒强,舒永春,张冠杰,刘如彬,姚江宏,皮彪,邢晓东,林耀望,许京军,王占国. 物理学报. 2006(03)
[8]AlxGa1-xAs/GaAs调制掺杂结构的MBE优化工艺生长[J]. 谢自力,邱凯,尹志军,方晓华,陈建炉,蒋朝辉. 微纳电子技术. 2002(08)
[9]透射式GaAs光电阴极AlGaAs/GaAs外延层X射线衍射摇摆曲线半峰宽研究[J]. 李晓峰,张景文,高鸿楷,侯洵. 光子学报. 2002(01)
[10]半导体量子电子和光电子器件[J]. 傅英,徐文兰,陆卫. 物理学进展. 2001(03)
本文编号：3441871
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