本文關(guān)鍵詞：高質(zhì)量Ge量子點(diǎn)的離子束濺射研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：當(dāng)Ge量子點(diǎn)的尺寸小于或接近其激子波爾半徑(24.3nm)時(shí),會(huì)產(chǎn)生顯著的量子限制效應(yīng)、量子隧穿效應(yīng)、非線性光學(xué)效應(yīng)等一系列量子效應(yīng),使其光電性能區(qū)別于體材料而發(fā)生奇特的變化,因此Ge量子點(diǎn)在探測(cè)器、激光器、存儲(chǔ)器等光電子器件中有著重要的應(yīng)用；此外,Ge量子點(diǎn)還可以與成熟的硅集成電路工藝很好的兼容,這也使得Ge量子點(diǎn)成為光電子、微電子研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)之一。本論文采用離子束濺射技術(shù)進(jìn)行了高質(zhì)量Ge量子點(diǎn)的生長(zhǎng)研究,通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)得到了高結(jié)晶性、高均勻性的Ge量子點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)采用離子束濺射技術(shù)生長(zhǎng)高質(zhì)量Ge量子點(diǎn),通過(guò)控制Si緩沖層的生長(zhǎng)溫度和Ge層的沉積厚度,研究Ge量子點(diǎn)的生長(zhǎng)演變規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)Si緩沖層生長(zhǎng)溫度達(dá)到800℃時(shí)可以在298 cm-1觀察到c-Ge-Ge振動(dòng)峰,這主要來(lái)源于晶態(tài)Ge的橫向光學(xué)振動(dòng)峰；在此基礎(chǔ)上控制Ge的沉積厚度,研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)Ge的沉積厚度為2.5 nm時(shí)Ge量子點(diǎn)密度大、尺寸小。對(duì)Ge量子點(diǎn)的結(jié)晶性和均勻性進(jìn)行分析,實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)Si緩沖層生長(zhǎng)溫度為700℃時(shí),Ge和Si的結(jié)晶度分別為43%和64%,Ge量子點(diǎn)高度和寬度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.53 nm和10.71 nm,在2μm×2μm內(nèi)空間分布均勻度為58.8%；當(dāng)Si緩沖層的生長(zhǎng)溫度升高到800℃,Ge和Si的結(jié)晶度分別為66%和89%；Ge量子點(diǎn)高度和寬度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.49 nm和7.37 nm,空間分布均勻度為64.56%,說(shuō)明當(dāng)Si緩沖層的生長(zhǎng)溫度為800℃時(shí)Ge量子點(diǎn)的結(jié)晶性和均勻性都得到提高。改變Si緩沖層的生長(zhǎng)方式,分別在500℃、600℃、700℃、800℃下進(jìn)行停頓生長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著Si緩沖層生長(zhǎng)溫度提高,Si緩沖層的平整度變好；在800℃時(shí)Si緩沖層已經(jīng)沒(méi)有非晶波包,所以在800℃停頓生長(zhǎng)可以改善Si緩沖層的結(jié)晶性；另外,通過(guò)改變停頓生長(zhǎng)的次數(shù),發(fā)現(xiàn)停頓3次時(shí)Ge量子點(diǎn)密度增加,并且Ge層的生長(zhǎng)可以影響Si緩沖層的結(jié)晶性。退火工藝有助于提高Ge量子點(diǎn)的結(jié)晶性和均勻性。對(duì)800℃生長(zhǎng)的Si緩沖層進(jìn)行不同時(shí)間的原位退火,研究發(fā)現(xiàn)增加Si緩沖層原位退火時(shí)間可以使Ge和Si的結(jié)晶度增加到71%和94%,說(shuō)明增加Si緩沖層的原位退火時(shí)間可以提高Si和Ge的結(jié)晶性；對(duì)Ge層進(jìn)行不同時(shí)間的原位退火,發(fā)現(xiàn)隨Ge原位退火時(shí)間的增加,Ge點(diǎn)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)偏差逐漸減小,均勻度增加到91.89%,Ge的結(jié)晶度提高到88%,說(shuō)明Ge層原位退火時(shí)間的增加可以使Ge量子點(diǎn)的均勻性提高,結(jié)晶性變好。研究高溫快速熱退火對(duì)Ge量子點(diǎn)的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明高溫快速熱退火可以提高Si緩沖層的結(jié)晶性,但發(fā)現(xiàn)Ge量子點(diǎn)的形貌發(fā)生了很大的變化,出現(xiàn)了一些納米坑結(jié)構(gòu),這歸因于在快速熱退火過(guò)程中Ge原子在量子點(diǎn)中發(fā)生了耗盡、擴(kuò)散、遷移的過(guò)程。
【關(guān)鍵詞】：Ge量子點(diǎn) 離子束濺射 結(jié)晶性 均勻性
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O614.431;TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 Ge/Si量子點(diǎn)的生長(zhǎng)機(jī)理10-13
• 1.2.1 半導(dǎo)體的外延生長(zhǎng)模式10-11
• 1.2.2 Ge/Si量子點(diǎn)的生長(zhǎng)模式11-13
• 1.3 Ge/Si量子點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用前景13
• 1.4 實(shí)驗(yàn)室前期對(duì)Ge/Si量子點(diǎn)的研究工作13-15
• 1.5 論文課題、研究目的和主要內(nèi)容15-17
• 1.6 論文創(chuàng)新處17-18
• 第二章 實(shí)驗(yàn)儀器和表征方法18-22
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)介18-20
• 2.1.1 離子束濺射設(shè)備簡(jiǎn)介18
• 2.1.2 離子束濺射工作原理簡(jiǎn)介18-20
• 2.2 表征技術(shù)20-22
• 2.2.1 原子力顯微鏡20
• 2.2.2 拉曼光譜儀(Raman)20-21
• 2.2.3 傅立葉變換紅外光譜(FTIR)21-22
• 第三章 離子束濺射Ge量子點(diǎn)的生長(zhǎng)研究22-37
• 3.1 引言22-23
• 3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程23
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論23-36
• 3.3.1 Si緩沖層的生長(zhǎng)溫度對(duì)Ge量子點(diǎn)生長(zhǎng)的影響23-27
• 3.3.2 不同Ge沉積厚度對(duì)Ge量子點(diǎn)生長(zhǎng)的影響27-31
• 3.3.3 Ge量子點(diǎn)結(jié)晶性和均勻性分析31-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 停頓生長(zhǎng)對(duì)Ge量子點(diǎn)的生長(zhǎng)影響37-42
• 4.1 引言37
• 4.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程37-38
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論38-41
• 4.3.1 不同溫度停頓生長(zhǎng)對(duì)Si緩沖層的影響38-39
• 4.3.2 不同停頓次數(shù)對(duì)Ge量子點(diǎn)的影響39-41
• 4.4 本章小結(jié)41-42
• 第五章 退火工藝對(duì)Ge量子點(diǎn)生長(zhǎng)的影響研究42-56
• 5.1 引言42
• 5.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程42-43
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其討論43-55
• 5.3.1 Si緩沖層的原位退火時(shí)間對(duì)Ge量子點(diǎn)的生長(zhǎng)影響43-46
• 5.3.2 Ge層原位退火時(shí)間對(duì)Ge量子點(diǎn)的生長(zhǎng)影響46-51
• 5.3.3 快速熱退火對(duì)Ge量子點(diǎn)的影響51-54
• 5.3.4 Ge量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)分析54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 第六章 總結(jié)與展望56-59
• 6.1 總結(jié)56-58
• 6.2 展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-68
• 附錄 碩士期間發(fā)表的文章及參與項(xiàng)目68-69
• 致謝69

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3 伊魁宇;王猛;邵明云;;量子點(diǎn)作為離子探針的分析應(yīng)用[J];廣州化工;2012年11期

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5 田瑞雪;武玲玲;趙清;胡勝亮;楊金龍;;碳量子點(diǎn)的氨基化及其對(duì)發(fā)光性能的影響[J];化工新型材料;2014年01期

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7 徐萬(wàn)幫;汪勇先;許榮輝;尹端l

本文編號(hào)：458350