【摘 要】
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在Si基上自组装生长的Ge量子点,在光学和电学上表现出许多独特性质,利用这些性质制作的新型器件在微电子和光电子领域发挥重要作用。而且Si基量子点与成熟的硅集成电路工艺兼
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在Si基上自组装生长的Ge量子点,在光学和电学上表现出许多独特性质,利用这些性质制作的新型器件在微电子和光电子领域发挥重要作用。而且Si基量子点与成熟的硅集成电路工艺兼容,所以更具有特殊的意义。因此,人们对未来的Si基光电子器件与系统集成寄予厚望,Si基低维纳米材料的生长便自然成为一个国内外研究的热点。
目前Si基低维纳米材料的制备方法中,绝大部分都采用分子束外延(MBE)和化学气相沉积(CVD)来生长。但这些设备比较昂贵,生产成本高,工艺复杂,不利于工业化生产。离子束溅射技术作为制备低维纳米材料的重要物理方法之一,由于其制备样品过程中成本低和易于工业化,所以离子束溅射技术已在低维纳米材料的研究中受到青睐。
本论文采用离子束溅射技术,具体围绕以下几个方面展开工作:
1.在生长了缓冲层的Si衬底上溅射Ge,改变缓冲层的生长温度,制备了一系列Ge量子点样品。用AFM软件和Raman测试方法对样品进行观察和分析,系统研究了缓冲层的生长温度对Ge量子点的密度和形貌的影响。结果表明随着缓冲层生长温度的升高,量子点的密度逐渐增大,量子点的尺寸逐渐减小。
2.生长温度为700℃时,在生长了缓冲层的Si衬底上溅射Ge,改变缓冲层的厚度,制备了一系列样品。实验结果表明:AFM图统计分析得,量子点的平均高度先增大后减小,平均直径逐渐减小,量子点的密度先增大后减小;由Raman光谱分析得,随着Si缓冲层厚度的增加,其结晶性先提高后又降低。溅射等量的Ge厚度时,由于形成的合金层Ge,Si1-x与Si的失配率不同导致应变能的不同,导致了Ge量子点的密度先增大后减小;提出了量子点的生长模型。
3.为进一步优化Ge量子点的生长,采取停顿生长和连续生长的两种模式生长缓冲层。采用.AFM和Raman测试手段对样品进行了分析,研究发现停顿生长的缓冲层有利于提高Ge量子点的密度、高宽比、均匀性。并系统研究了两种生长模式下生长的缓冲层对量子点生长的作用。
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