结合分子束外延和脉冲激光多光束干涉技术的空间有序InAs/GaAs（001）量子点生长的研究
发布时间：2021-08-21 01:43
InAs/GaAs量子点在量子点半导体激光器、量子点红外探测器、单光子光源和量子点太阳能电池等领域有广泛的应用前景。半导体量子点的制备方法通常有应变自组织生长和在图形化衬底上生长空间有序量子点。自组织生长的量子点材料缺陷少,光电特性优良,但量子点的成核位置随机,尺寸和密度难以精确控制,使得量子点材料在实际应用中受到限制。为控制量子点的成核位置,通常采用在图形化衬底上生长空间有序量子点的方法。但由于在衬底图形化的过程中,需要进行反复的光刻和缓冲层的再生长,因此不可避免的在衬底中引入缺陷和杂质,从而对量子点及光电器件产生不利影响。为实现基于量子点材料体系的光电器件的广泛应用,有必要探索开发新的制备方法,以获得具有良好光电特性的空间有序量子点。论文结合分子束外延和脉冲激光多光束干涉技术,探索研究了一种新的空间有序的InAs/GaAs（001）量子点的制备方法,即在量子点的生长过程中,对样品进行脉冲激光四光束干涉的原位辐照。由于激光作用后,样品表面形貌和化学组分呈现出与干涉光场对应的周期变化,从而实现对量子点成核位置的调控。针对上述的研究目标和实验方案,论文分别研究了分子束外延技术自组织生长I...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
AlGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱结构及能带和能级示意图
结合分子束外延和脉冲激光多光束干涉技术的空间有序 InAs/GaAs(001)量子点生长的研究 第一章点，根据衬底温度、砷束流的不同，其临界转变厚度为 1.4ML（monolayer，单原子层）至 1.70ML[1,33]。利用自组织生长制备的 InAs/GaAs 量子点，光电性能优良，但成核位置随机，不利于后续量子点材料光电器件的制备。（a）层状生长模式
难以满足大面积长程有序量子点制备的需求。在图形化衬底上制备空间有序量子点，是利用电子束光刻、纳米压印、全息光刻等微纳加工技术在衬底上制造纳米结构，再结合分子束外延、金属有机物化学气相沉淀等半导体材料生长技术生长量子点。其一般流程如图 1-3 所示。首先在 GaAs衬底上涂布一层光刻胶，利用电子束光刻等技术对光刻胶进行曝光，显影，制备出所需要的微纳结构。然后利用反应离子刻蚀、湿法腐蚀等技术，将光刻胶上的结构转移到 GaAs 衬底上。由于在衬底图形化的过程中，不可避免的引入了杂质和缺陷。为改善材料的质量，一般会对样品进行外延生长 GaAs 缓冲层。在缓冲层沉积结束后，开始生长 InAs 量子点。InAs/GaAs 量子点的生长遵循 SK 生长模式，即先层状生长，在达到临界厚度以后，再岛状生长。图形化衬底凹陷区域由于化学势较低，InAs 优先沉积其中，因此率先达到 SK 临界成核厚度，成为量子点优先成核的区域，如图 1-4 所示。
本文编号：3354632
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
AlGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱结构及能带和能级示意图
结合分子束外延和脉冲激光多光束干涉技术的空间有序 InAs/GaAs(001)量子点生长的研究 第一章点，根据衬底温度、砷束流的不同，其临界转变厚度为 1.4ML（monolayer，单原子层）至 1.70ML[1,33]。利用自组织生长制备的 InAs/GaAs 量子点，光电性能优良，但成核位置随机，不利于后续量子点材料光电器件的制备。（a）层状生长模式
难以满足大面积长程有序量子点制备的需求。在图形化衬底上制备空间有序量子点，是利用电子束光刻、纳米压印、全息光刻等微纳加工技术在衬底上制造纳米结构，再结合分子束外延、金属有机物化学气相沉淀等半导体材料生长技术生长量子点。其一般流程如图 1-3 所示。首先在 GaAs衬底上涂布一层光刻胶，利用电子束光刻等技术对光刻胶进行曝光，显影，制备出所需要的微纳结构。然后利用反应离子刻蚀、湿法腐蚀等技术，将光刻胶上的结构转移到 GaAs 衬底上。由于在衬底图形化的过程中，不可避免的引入了杂质和缺陷。为改善材料的质量，一般会对样品进行外延生长 GaAs 缓冲层。在缓冲层沉积结束后，开始生长 InAs 量子点。InAs/GaAs 量子点的生长遵循 SK 生长模式，即先层状生长，在达到临界厚度以后，再岛状生长。图形化衬底凹陷区域由于化学势较低，InAs 优先沉积其中，因此率先达到 SK 临界成核厚度，成为量子点优先成核的区域，如图 1-4 所示。
本文编号：3354632
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