本文研究了不同襯底溫度對Ga液滴在Al_0.4Ga_0.6As表面形成納米結(jié)構(gòu)的影響,當(dāng)300℃≤T≤380℃時,Ga液滴演化成納米孔（Nanohole）和盤狀結(jié)構(gòu)（diffusion halo）,納米結(jié)構(gòu)的尺寸隨溫度升高而增大.當(dāng)T≥385℃時,盤狀結(jié)構(gòu)消失,形成一定平坦的Al_xGa_1-xAs薄膜,Ga液滴在界面處繼續(xù)向下刻蝕直至耗盡,形成平均直徑為75 nm,平均孔深為5.52 nm的納米孔.本文還通過盤狀結(jié)構(gòu)測出平均擴(kuò)散長度△R,并擬合出Ga原子在Al_0.4Ga_0.6As表面的激活能E_A=0.78（±0.01） eV和擴(kuò)散前因子D₀=0.15(×4.1^±1)10^-2 cm²s^-1. 

【文章來源】：原子與分子物理學(xué)報. 2020,37(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

(a)～(d)納米孔和盤狀結(jié)構(gòu)在砷壓下隨著襯底溫度升高而進(jìn)行的演化過程.

納米結(jié)構(gòu)在As束流下由Ga液滴晶化而來,不同的襯底溫度下,沉積的Ga液滴通過As束流晶化,它們的AFM掃描圖像如圖1(a)～(f)所示,可以看到Al0.4Ga0.6As表面形貌變化.如圖1所示,Al0.4Ga0.6As襯底表面上有孔洞、盤狀結(jié)構(gòu)形成,它們的密度隨著溫度的升高發(fā)生明顯的變化. 當(dāng)T=300 ℃,襯底表面形成較為密集的納米孔和納米盤狀結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)形貌還不明顯;隨著溫度的升高(300 ℃≤T≤380 ℃),納米孔和納米盤的密度都在降低,納米孔的孔徑和納米盤的擴(kuò)散半徑在逐漸增大;當(dāng)T=380 ℃,納米盤幾乎消失,納米孔的密度進(jìn)一步降低,孔徑繼續(xù)增大;當(dāng)T=420 ℃,納米盤消失,襯底表面形成了一定平坦的薄膜,納米孔的密度降至最低,孔徑增至最大. 為了進(jìn)一步探究襯底溫度對Ga液滴在Al0.4Ga0.6As表面形成納米結(jié)構(gòu)的影響.

納米孔的結(jié)構(gòu)特性與溫度之間的關(guān)系如圖2(d)～(f),正如預(yù)期的那樣,孔洞密度隨著襯底溫度的升高而降低,與Christian Heyn等人[13]得到的結(jié)果一致,在T=300 ℃時,納米孔較為密集,納米孔的平均密度為1.58×1014 cm-2,平均直徑為22.81 nm,平均孔深為0.66 nm,深度較淺,這是由于襯底溫 度在300 ℃時,Ga、Al原子擴(kuò)散運(yùn)動不明顯,并且在表面的遷移能力較弱,擴(kuò)散半徑較小,初始Ga滴液沉積到Al0.4Ga0.6As表面后開始刻蝕并形成與初始液滴幾乎等數(shù)量的納米洞. 隨著溫度升至340 ℃,納米孔的密度減少到4.17×1013 cm-2,平均直徑為34.12 nm,平均孔深達(dá)到1.28 nm,變化較為明顯. Ga、Al原子在表面的遷移能力隨著溫度的升高而增強(qiáng),向外擴(kuò)散運(yùn)動加快,并在砷壓的作用下晶化形成形成納米盤.當(dāng)T=360 ℃時,納米孔的密度繼續(xù)隨著溫度的升高而降低到2.05×1013 cm-2,平均直徑則隨溫度升高而增加至45.36 nm,平均孔深增至1.63 nm. 當(dāng)襯底溫度達(dá)到380 ℃時,納米孔的平均密度降低至1.25×1013 cm-2,下降速率減慢,平均直徑增至55.60 nm,平均孔深增至2.22 nm,從圖2(e)～(f)的擬合曲線得出,平均直徑和孔深都隨溫度升高而增加,變化速率較小.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3389073