發(fā)布時間：2021-08-21 01:43

　　InAs/GaAs量子點在量子點半導體激光器、量子點紅外探測器、單光子光源和量子點太陽能電池等領(lǐng)域有廣泛的應用前景。半導體量子點的制備方法通常有應變自組織生長和在圖形化襯底上生長空間有序量子點。自組織生長的量子點材料缺陷少,光電特性優(yōu)良,但量子點的成核位置隨機,尺寸和密度難以精確控制,使得量子點材料在實際應用中受到限制。為控制量子點的成核位置,通常采用在圖形化襯底上生長空間有序量子點的方法。但由于在襯底圖形化的過程中,需要進行反復的光刻和緩沖層的再生長,因此不可避免的在襯底中引入缺陷和雜質(zhì),從而對量子點及光電器件產(chǎn)生不利影響。為實現(xiàn)基于量子點材料體系的光電器件的廣泛應用,有必要探索開發(fā)新的制備方法,以獲得具有良好光電特性的空間有序量子點。論文結(jié)合分子束外延和脈沖激光多光束干涉技術(shù),探索研究了一種新的空間有序的InAs/GaAs（001）量子點的制備方法,即在量子點的生長過程中,對樣品進行脈沖激光四光束干涉的原位輻照。由于激光作用后,樣品表面形貌和化學組分呈現(xiàn)出與干涉光場對應的周期變化,從而實現(xiàn)對量子點成核位置的調(diào)控。針對上述的研究目標和實驗方案,論文分別研究了分子束外延技術(shù)自組織生長I... 

【文章來源】：蘇州大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

AlGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱結(jié)構(gòu)及能帶和能級示意圖

結(jié)合分子束外延和脈沖激光多光束干涉技術(shù)的空間有序 InAs/GaAs(001)量子點生長的研究 第一章點，根據(jù)襯底溫度、砷束流的不同，其臨界轉(zhuǎn)變厚度為 1.4ML（monolayer，單原子層）至 1.70ML[1,33]。利用自組織生長制備的 InAs/GaAs 量子點，光電性能優(yōu)良，但成核位置隨機，不利于后續(xù)量子點材料光電器件的制備。（a）層狀生長模式

難以滿足大面積長程有序量子點制備的需求。在圖形化襯底上制備空間有序量子點，是利用電子束光刻、納米壓印、全息光刻等微納加工技術(shù)在襯底上制造納米結(jié)構(gòu)，再結(jié)合分子束外延、金屬有機物化學氣相沉淀等半導體材料生長技術(shù)生長量子點。其一般流程如圖 1-3 所示。首先在 GaAs襯底上涂布一層光刻膠，利用電子束光刻等技術(shù)對光刻膠進行曝光，顯影，制備出所需要的微納結(jié)構(gòu)。然后利用反應離子刻蝕、濕法腐蝕等技術(shù)，將光刻膠上的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到 GaAs 襯底上。由于在襯底圖形化的過程中，不可避免的引入了雜質(zhì)和缺陷。為改善材料的質(zhì)量，一般會對樣品進行外延生長 GaAs 緩沖層。在緩沖層沉積結(jié)束后，開始生長 InAs 量子點。InAs/GaAs 量子點的生長遵循 SK 生長模式，即先層狀生長，在達到臨界厚度以后，再島狀生長。圖形化襯底凹陷區(qū)域由于化學勢較低，InAs 優(yōu)先沉積其中，因此率先達到 SK 臨界成核厚度，成為量子點優(yōu)先成核的區(qū)域，如圖 1-4 所示。


本文編號：3354632