自組織InAs/GaAs與InGaAs/GaAs量子點(diǎn)生長(cháng)及退火情況的比較
本文采用MBE進(jìn)行InAs/GaAs與InGaAs/GaAs量子點(diǎn)的生長(cháng),利用RHEED進(jìn)行實(shí)時(shí)監測,并利用RHEED強度振蕩測量生長(cháng)速率。對生長(cháng)的InAs/GaAs和InGaAs/GaAs兩種量子點(diǎn)生長(cháng)過(guò)程與退火情況進(jìn)行對比,觀(guān)察到當RHEED衍射圖像由條紋狀變?yōu)榫W(wǎng)格斑點(diǎn)時(shí),InAs所需要的時(shí)間遠小于InGaAs;高溫退火下RHEED衍射圖像恢復到條紋狀所需要的時(shí)間InAs比InGaAs要長(cháng)。
近年來(lái)，微電子行業(yè)的高速發(fā)展，對電子器件的集成度、處理速度、高頻率以及載流子高遷移率等性能提出了更高的要求�；诹孔恿W(xué)效應的納米半導體技術(shù)，特別是半導體材料及納米電子學(xué)、光電子學(xué)、量子計算和量子通信等已成為當前國際前沿研究熱點(diǎn)。
人們在追求更新、更小、性能更優(yōu)越的量子器件的研究中發(fā)現，為了更好地按需對材料(及相應的器件) 進(jìn)行人工剪裁，僅在一個(gè)維度上對載流子實(shí)現限制常常是不夠的。人們希望電子在材料中的運動(dòng)受到三維限制，電子的能量在三個(gè)方向上都是量子化的這種結構即為量子點(diǎn)。近幾年來(lái)，利用分子束外延技術(shù)（Molecular Beam Epitaxy，MBE） 進(jìn)行應變自組織生長(cháng)模式（Stranski- Krastanow，SK） 原位生長(cháng)量子點(diǎn)取得突破性進(jìn)展。所謂自組織生長(cháng)納米量子點(diǎn)，是具有較大晶格失配度的兩種材料，依靠自身的應變能量，在襯底表面上形成的具有一定形狀、尺寸和密度的自然量子點(diǎn)結構。這種自發(fā)形成的小島被用于半導體自組裝量子點(diǎn)結構材料，它廣泛應用于光纖通信、單電子(或少電子)存儲器，以及量子計算等領(lǐng)域。用量子點(diǎn)材料制成的激光器具有高的特征溫度、低的閥值電流密度、高微分增益和寬的調制頻率等。
本文就MBE 系統生長(cháng)InAs 及InGaAs 量子點(diǎn)的形成時(shí)間及高溫退火后的情況進(jìn)行比較和簡(jiǎn)單分析。
3、結論
利用配備RHEED 原位監測的MBE 系統生長(cháng)InAs 及InGaAs 量子點(diǎn)，并對生長(cháng)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，通過(guò)RHEED 圖像演變對InAs 及InGaAs量子點(diǎn)的形成時(shí)間及高溫退火后的情況進(jìn)行比較和簡(jiǎn)單分析。我們得到：InAs 的量子點(diǎn)形成時(shí)間遠比InGaAs 量子點(diǎn)的形成時(shí)間短；高溫退火下InGaAs 衍射圖像恢復到條紋狀所需要的時(shí)間則比InAs 要少。本次生長(cháng)也為下一步高質(zhì)量的InAs (InGaAs)/GaAs 量子點(diǎn)的生長(cháng)和研究提供了基礎。
【作者】 何浩；賀業(yè)全；楊再榮；羅子江；周勛；丁召；
【Author】 HE Hao1,HE Ye-quan1,YANG Zai-rong1,LUO Zi-jiang1,2,ZHOU Xun1,3,DING Zhao1 (1.College of Science,GuiZhou University,Guiyang 550025,China;2.School of Education Administration, Guizhou College of Finance and Economics,Guiyang 550004,China;3.School of Physics and Electronic Science,Guizhou Normal University,Guiyang 550001,China)
【機構】 貴州大學(xué)理學(xué)院；貴州財經(jīng)學(xué)院教育管理學(xué)院；貴州師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院；
【Abstract】 Investigates the growth of InAs/GaAs and InGaAs/GaAs quantum dots via MBE,with RHEED used for real-time monitoring of film surface morphology and for growth rate measuring through intensity fluctuation.Comparing the growing process of quantum dots and annealing conditions of InAs/GaAs with that of InGaAs/GaAs,it was found that if the RHEED pattern changes to spotty from streaky the changing time required for InAs is far shorter than that for InGaAs.By contrast,if the RHEED pattern changes reversely during high-temperature annealing,the time required for InAs is longer than that for InGaAs.
【關(guān)鍵詞】 MBE；RHEED；InAs/GaAs；InGaAs/GaAs；自組裝；退火；
【Key words】 MBE(molecular beam epitaxy)；RHEED(reflection high energy electron diffraction)；InAs/GaAs；InGaAs/GaAs；self-assembled；annealing；
【基金】 國家自然科學(xué)基金資助項目(60886001);;貴州大學(xué)研究生創(chuàng )新基金(2010043);;貴州省科技廳基金(Z073085);;貴州省委組織部高層人才科研特助項目(TZJF-2008-31);;貴州省優(yōu)秀科技教育人才省長(cháng)專(zhuān)項基金;;黔省專(zhuān)合字(2009)114號貴州大學(xué)博士基金資助項目(X060031);;教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃(NCET-08-0651)
