磁控濺射Ge/Si量子點(diǎn)的微結(jié)構(gòu)優(yōu)化和性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-06-25 03:27
Si基Ge量子點(diǎn)由于三維尺寸限制效應(yīng)而展現(xiàn)出諸多新穎的光電性能,加之具有與Si基相兼容的巨大優(yōu)勢(shì),有望成為未來(lái)光電子器件的基礎(chǔ)材料。在過(guò)去近三十年間,Ge/Si量子點(diǎn)的生長(zhǎng)和性能研究一直是低維材料領(lǐng)域的熱點(diǎn),其方法多以分子束外延（MBE）、化學(xué)氣相沉積（CVD）、脈沖激光沉積技術(shù)為主。磁控濺射應(yīng)用于Ge/Si量子點(diǎn)的生長(zhǎng)始于近幾年,實(shí)驗(yàn)探索、文獻(xiàn)報(bào)道較少,量子點(diǎn)的演化機(jī)理尚不完整。針對(duì)磁控濺射高效、簡(jiǎn)易、低成本的優(yōu)點(diǎn),將其成功應(yīng)用到優(yōu)質(zhì)Ge/Si量子點(diǎn)的生長(zhǎng)對(duì)于未來(lái)實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)的工業(yè)化生產(chǎn)意義重大。本論文從磁控濺射Ge/Si量子點(diǎn)現(xiàn)有報(bào)道中Ge沉積厚度和Ge量子點(diǎn)尺寸較大的研究現(xiàn)狀出發(fā),以小沉積量情況下實(shí)現(xiàn)高密度、小尺寸Ge量子點(diǎn)的生長(zhǎng)為目標(biāo),在對(duì)沉積速率進(jìn)行標(biāo)定、對(duì)設(shè)備溫控系統(tǒng)表顯溫度和材料實(shí)際生長(zhǎng)溫度間溫差進(jìn)行校訂、保證沉積速率和溫度精準(zhǔn)可控的前提下,獲得了2 nm Ge沉積厚度下結(jié)晶性較好的小密度、小尺寸Ge/Si量子點(diǎn)。在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)Ge/Si量子符合常規(guī)的Stranski-Krastanow（S-K）生長(zhǎng)模式,但Ge浸潤(rùn)層厚度、Ge島從金字塔形向圓頂形轉(zhuǎn)變的臨界尺寸（體積、直...
【文章來(lái)源】：云南大學(xué)云南省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：135 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
FJL560III型超高真空磁控濺射設(shè)備
論文中量子點(diǎn)樣品的快速退火處理均在同一臺(tái)由中國(guó)合肥科晶材料司組裝制造的 RTP-1000D4型快速升溫爐中完成。設(shè)備實(shí)體如圖 2.3由爐膛、真空泵、IR 紅外加熱元件及溫度調(diào)控裝置、保護(hù)氣體（N、及循環(huán)水冷系統(tǒng)等主要部件構(gòu)成。其中爐膛真空度可抽至-0.08 M熱溫度達(dá) 1000 °C，升溫速率在真空條件和 N2保護(hù)氛圍下可分 °C/s 和 50-100 °C/s，穩(wěn)態(tài)控溫精度為±5 °C，溫度測(cè)量精度為±0.5 °射設(shè)備自身配備的加熱控溫系統(tǒng)相比（集成日本 SHIMADEN 公司單回路PID溫控調(diào)節(jié)器，平均升溫速率為0.5 °C/s，溫度測(cè)量精度為±2000D4 型快速升溫爐有著近數(shù)百倍之高的升溫速率和更高的溫度測(cè)量常短的時(shí)間內(nèi)將樣品加熱到高溫區(qū)完成熱退火處理，具有熱預(yù)算少、運(yùn)動(dòng)小、玷污小、加工時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，在不考慮樣品在轉(zhuǎn)移過(guò)程中受況下，這對(duì)樣品在退火中溫度的精細(xì)化控制是非常有利的。
)測(cè)試結(jié)果(65 nm)的 1.46 倍。由于量子點(diǎn)的形貌尺寸直接影響到量子點(diǎn)態(tài)的理論分析，而 AFM 具有過(guò)程簡(jiǎn)單、制樣方便、對(duì)樣品損傷小等優(yōu)點(diǎn)泛應(yīng)用于微納材料的結(jié)構(gòu)表征，這使得 AFM 測(cè)量結(jié)果的誤差分析成為必引了大量的研究工作者進(jìn)行相關(guān)的模型修正。然而，由于被測(cè)樣品表面微復(fù)雜性、AFM 探針針尖結(jié)構(gòu)的多樣性、以及測(cè)量模式和表面力學(xué)性能間差異性，基于退卷積理論進(jìn)行的修正往往難以獲得具有普適性的有效模型的理想化處理和實(shí)際結(jié)構(gòu)間難免存在不同程度的失配，進(jìn)而容易帶來(lái)修與實(shí)際值間的差異。除了采用修正模型可降低卷積效應(yīng)帶來(lái)的尺寸誤差之種簡(jiǎn)單有效的方法就是測(cè)量過(guò)程中進(jìn)行標(biāo)樣校準(zhǔn)并采用盡可能細(xì)的針尖描，合適的測(cè)量模式和超細(xì)針尖的選擇甚至可將測(cè)量誤差降低至修正模型實(shí)際數(shù)值之間的差異范圍之內(nèi)，帶來(lái)更低的誤差，這可從下圖 2.6[67]中對(duì)積原理及對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)單的尺寸修正模型的討論和分析中得到理論支撐。
本文編號(hào)：3248397
【文章來(lái)源】：云南大學(xué)云南省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：135 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
FJL560III型超高真空磁控濺射設(shè)備
論文中量子點(diǎn)樣品的快速退火處理均在同一臺(tái)由中國(guó)合肥科晶材料司組裝制造的 RTP-1000D4型快速升溫爐中完成。設(shè)備實(shí)體如圖 2.3由爐膛、真空泵、IR 紅外加熱元件及溫度調(diào)控裝置、保護(hù)氣體（N、及循環(huán)水冷系統(tǒng)等主要部件構(gòu)成。其中爐膛真空度可抽至-0.08 M熱溫度達(dá) 1000 °C，升溫速率在真空條件和 N2保護(hù)氛圍下可分 °C/s 和 50-100 °C/s，穩(wěn)態(tài)控溫精度為±5 °C，溫度測(cè)量精度為±0.5 °射設(shè)備自身配備的加熱控溫系統(tǒng)相比（集成日本 SHIMADEN 公司單回路PID溫控調(diào)節(jié)器，平均升溫速率為0.5 °C/s，溫度測(cè)量精度為±2000D4 型快速升溫爐有著近數(shù)百倍之高的升溫速率和更高的溫度測(cè)量常短的時(shí)間內(nèi)將樣品加熱到高溫區(qū)完成熱退火處理，具有熱預(yù)算少、運(yùn)動(dòng)小、玷污小、加工時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，在不考慮樣品在轉(zhuǎn)移過(guò)程中受況下，這對(duì)樣品在退火中溫度的精細(xì)化控制是非常有利的。
)測(cè)試結(jié)果(65 nm)的 1.46 倍。由于量子點(diǎn)的形貌尺寸直接影響到量子點(diǎn)態(tài)的理論分析，而 AFM 具有過(guò)程簡(jiǎn)單、制樣方便、對(duì)樣品損傷小等優(yōu)點(diǎn)泛應(yīng)用于微納材料的結(jié)構(gòu)表征，這使得 AFM 測(cè)量結(jié)果的誤差分析成為必引了大量的研究工作者進(jìn)行相關(guān)的模型修正。然而，由于被測(cè)樣品表面微復(fù)雜性、AFM 探針針尖結(jié)構(gòu)的多樣性、以及測(cè)量模式和表面力學(xué)性能間差異性，基于退卷積理論進(jìn)行的修正往往難以獲得具有普適性的有效模型的理想化處理和實(shí)際結(jié)構(gòu)間難免存在不同程度的失配，進(jìn)而容易帶來(lái)修與實(shí)際值間的差異。除了采用修正模型可降低卷積效應(yīng)帶來(lái)的尺寸誤差之種簡(jiǎn)單有效的方法就是測(cè)量過(guò)程中進(jìn)行標(biāo)樣校準(zhǔn)并采用盡可能細(xì)的針尖描，合適的測(cè)量模式和超細(xì)針尖的選擇甚至可將測(cè)量誤差降低至修正模型實(shí)際數(shù)值之間的差異范圍之內(nèi)，帶來(lái)更低的誤差，這可從下圖 2.6[67]中對(duì)積原理及對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)單的尺寸修正模型的討論和分析中得到理論支撐。
本文編號(hào)：3248397
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