InAs/GaAs量子點(diǎn)在量子點(diǎn)半導(dǎo)體激光器、量子點(diǎn)紅外探測器、單光子光源和量子點(diǎn)太陽能電池等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。半導(dǎo)體量子點(diǎn)的制備方法通常有應(yīng)變自組織生長和在圖形化襯底上生長空間有序量子點(diǎn)。自組織生長的量子點(diǎn)材料缺陷少,光電特性優(yōu)良,但量子點(diǎn)的成核位置隨機(jī),尺寸和密度難以精確控制,使得量子點(diǎn)材料在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。為控制量子點(diǎn)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(diǎn)的方法。但由于在襯底圖形化的過程中,需要進(jìn)行反復(fù)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(duì)量子點(diǎn)及光電器件產(chǎn)生不利影響。為實(shí)現(xiàn)基于量子點(diǎn)材料體系的光電器件的廣泛應(yīng)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(diǎn)。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(diǎn)的制備方法,即在量子點(diǎn)的生長過程中,對(duì)樣品進(jìn)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(xué)組分呈現(xiàn)出與干涉光場對(duì)應(yīng)的周期變化,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)量子點(diǎn)成核位置的調(diào)控。針對(duì)上述的研究目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)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(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

AlGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱結(jié)構(gòu)及能帶和能級(jí)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(diǎn)生長的研究 第一章點(diǎn)，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(diǎn)，光電性能優(yōu)良，但成核位置隨機(jī)，不利于后續(xù)量子點(diǎn)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(diǎn)制備的需求。在圖形化襯底上制備空間有序量子點(diǎn)，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(jī)物化學(xué)氣相沉淀等半導(dǎo)體材料生長技術(shù)生長量子點(diǎn)。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(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，顯影，制備出所需要的微納結(jié)構(gòu)。然后利用反應(yīng)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(huì)對(duì)樣品進(jìn)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(diǎn)。InAs/GaAs 量子點(diǎn)的生長遵循 SK 生長模式，即先層狀生長，在達(dá)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(xué)勢(shì)較低，InAs 優(yōu)先沉積其中，因此率先達(dá)到 SK 臨界成核厚度，成為量子點(diǎn)優(yōu)先成核的區(qū)域，如圖 1-4 所示。


本文編號(hào)：3354632