高密度InAs-GaAs量子點(diǎn)的生長(zhǎng)與表征.pdf

1、近年來(lái),由于零維量子點(diǎn)材料的量子效應(yīng),使得 InAs/GaAs量子點(diǎn)在量子器件方面的應(yīng)用吸引了大批研究人員的興趣。MOCVD和MBE的發(fā)展使得 InAs/GaAs量子點(diǎn)制備量子器件成為可能,由于量子器件的性能主要依賴于量子點(diǎn)的密度、尺寸和均勻性,因此獲得高密度并且均勻性好的量子點(diǎn)的MOCVD生長(zhǎng)工藝顯得非常重要。為了得到大小一致,分布均勻的高密度InAs/GaAs量子點(diǎn),本論文實(shí)驗(yàn)利用MOCVD進(jìn)行了InAs/GaAs量子點(diǎn)的生長(zhǎng),成功

2、獲得了面密度4.86×1010cm-2,均勻性很好的高密度InAs量子點(diǎn)。通過(guò)對(duì)量子點(diǎn)生長(zhǎng)結(jié)果的研究,本論文主要獲得了以下研究結(jié)果:
　　(1)InAs量子點(diǎn)材料生長(zhǎng)會(huì)在凹坑處形成大團(tuán)簇,從而不利于量子點(diǎn)材料的均勻性和分散性。本論文提出了一種消除大團(tuán)簇的工藝,即通過(guò)降低InAs沉積量和溫度可以有效消除大團(tuán)簇。
　　(2)發(fā)現(xiàn)利用MOCVD方法生長(zhǎng)InAs量子點(diǎn)有如下規(guī)律:①降低生長(zhǎng)溫度可以提高量子點(diǎn)的密度并減小量子點(diǎn)的尺寸。

3、因?yàn)橄鄬?duì)低的生長(zhǎng)溫度會(huì)減小銦原子的遷移長(zhǎng)度和激活能,并抑制造成In-Ga混合效應(yīng)的發(fā)生,使得量子點(diǎn)密度變大,尺寸變小。②降低InAs的沉積量可以減小量子點(diǎn)的密度,但同時(shí)會(huì)使得聚集現(xiàn)象更明顯。由于通過(guò)生長(zhǎng)速度降低InAs量子點(diǎn)的沉積量時(shí),過(guò)慢的生長(zhǎng)速度會(huì)增加了In原子表面遷移長(zhǎng)度,In原子更傾向于形成大的點(diǎn)來(lái)降低表面能和應(yīng)變能而使聚集現(xiàn)象更明顯。③降低V/III會(huì)使量子點(diǎn)密度變小并且因?yàn)榫奂F(xiàn)象出現(xiàn)而使量子點(diǎn)尺寸變大。④中斷時(shí)間可以影響量

4、子點(diǎn)聚集度、密度和均勻性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在InAs量子點(diǎn)生長(zhǎng)完成后的中斷過(guò)程中,銦原子會(huì)解吸附并影響量子點(diǎn)的重新形成,所以合理的選擇生長(zhǎng)后中斷時(shí)間可以消除量子點(diǎn)的聚集并提高量子點(diǎn)的密度和均勻性。另外,生長(zhǎng)中斷過(guò)程中可能發(fā)生奧斯瓦爾德熟化效應(yīng)影響量子點(diǎn)的大小和密度。這些工藝規(guī)律對(duì)生長(zhǎng)高密度、尺寸均勻InAs量子點(diǎn)具有比較重要的指導(dǎo)意義。
　　(3)發(fā)現(xiàn)InAs量子點(diǎn)更容易在GaAs緩沖層的原子臺(tái)階上成核,在密集原子臺(tái)階上可以形成均勻性