應(yīng)變對(duì)IV族納米薄膜的影響.pdf

1、IV族納米薄膜材料，具有重量輕、集成度高、價(jià)格低廉以及成熟的制造技術(shù)等優(yōu)點(diǎn)，因此非常適合大批量生產(chǎn)，具有很好的工業(yè)和商業(yè)價(jià)值；同時(shí)，通過對(duì)IV族半導(dǎo)體薄膜材料特性的改變也將大大提升了其在設(shè)備方面的應(yīng)用，特別是厚度小于300nm的獨(dú)立的超薄納米薄膜引起的許多新的力學(xué)特性開發(fā)了我們對(duì)設(shè)備新的研究領(lǐng)域。然而，更值得注意的是，由于薄膜厚度很薄，其不平衡應(yīng)力的產(chǎn)生和釋放將使得IV族半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生帶偏，改變了載流子的流動(dòng)和薄膜材料的特性，因此獨(dú)立的

2、超順應(yīng)單晶IV族半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，具有重要的研究意義。
　　特別的，根據(jù)之前大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在超薄條狀硅納米薄膜的兩邊可以形成高效有序反對(duì)稱排列的金字塔形量子點(diǎn)，本論文需要解決的是：i.生長量子點(diǎn)的彎曲納米薄膜上的應(yīng)力是怎樣分布的？ii.什么引起了這種高效反對(duì)稱的有序性？iii.引起有序生長量子點(diǎn)的理論最大有序生長范圍是多少？由于應(yīng)力是使得反對(duì)稱形成的驅(qū)使力，論文中首先通過有限元方法仿真計(jì)算出硅納米薄膜上

3、生長鍺量子點(diǎn)時(shí)薄膜的應(yīng)力分布情況，然后結(jié)合level set方法及有限元的仿真結(jié)果，統(tǒng)計(jì)整理出量子點(diǎn)最大有序生長范圍與薄膜厚度和生長率有關(guān)。
　　本論文取得的主要研究結(jié)果如下：
　　1、應(yīng)用有限元計(jì)算了在獨(dú)立的超薄硅納米薄膜兩邊反對(duì)稱的生長鍺量子點(diǎn)時(shí)，薄膜內(nèi)部及量子點(diǎn)處應(yīng)力分布是不均勻的；且在量子點(diǎn)正下方薄膜表面應(yīng)力達(dá)到最大值；應(yīng)力的大小隨著薄膜厚度的變化而變化。
　　2、當(dāng)量子點(diǎn)反對(duì)稱生長時(shí)，應(yīng)力達(dá)到最小，符合能量最

4、小化原理。
　　3、討論了厚度對(duì)薄膜應(yīng)變的影響：隨著薄膜厚度的增加，薄膜上下兩界面之間的關(guān)聯(lián)越來越小，材料外延生長的對(duì)稱性及有序性就會(huì)降低。
　　4、應(yīng)用level set方法計(jì)算了量子點(diǎn)的成核率和生長：通過島的動(dòng)態(tài)形成過程分析了島的成核機(jī)制；然后，通過不同生長方式，計(jì)算了量子點(diǎn)外延生長的2D模型；最后對(duì)相應(yīng)的2D生長模型進(jìn)行了3D驗(yàn)證。
　　5、計(jì)算了在量子點(diǎn)生長的最佳成核位置處逐層生長高效有序量子點(diǎn)的最大范圍值，其