高密度InAs-GaAs量子點的生長與表征.pdf

1、近年來,由于零維量子點材料的量子效應(yīng),使得 InAs/GaAs量子點在量子器件方面的應(yīng)用吸引了大批研究人員的興趣。MOCVD和MBE的發(fā)展使得 InAs/GaAs量子點制備量子器件成為可能,由于量子器件的性能主要依賴于量子點的密度、尺寸和均勻性,因此獲得高密度并且均勻性好的量子點的MOCVD生長工藝顯得非常重要。為了得到大小一致,分布均勻的高密度InAs/GaAs量子點,本論文實驗利用MOCVD進(jìn)行了InAs/GaAs量子點的生長,成功

2、獲得了面密度4.86×1010cm-2,均勻性很好的高密度InAs量子點。通過對量子點生長結(jié)果的研究,本論文主要獲得了以下研究結(jié)果:
　　(1)InAs量子點材料生長會在凹坑處形成大團(tuán)簇,從而不利于量子點材料的均勻性和分散性。本論文提出了一種消除大團(tuán)簇的工藝,即通過降低InAs沉積量和溫度可以有效消除大團(tuán)簇。
　　(2)發(fā)現(xiàn)利用MOCVD方法生長InAs量子點有如下規(guī)律:①降低生長溫度可以提高量子點的密度并減小量子點的尺寸。

3、因為相對低的生長溫度會減小銦原子的遷移長度和激活能,并抑制造成In-Ga混合效應(yīng)的發(fā)生,使得量子點密度變大,尺寸變小。②降低InAs的沉積量可以減小量子點的密度,但同時會使得聚集現(xiàn)象更明顯。由于通過生長速度降低InAs量子點的沉積量時,過慢的生長速度會增加了In原子表面遷移長度,In原子更傾向于形成大的點來降低表面能和應(yīng)變能而使聚集現(xiàn)象更明顯。③降低V/III會使量子點密度變小并且因為聚集現(xiàn)象出現(xiàn)而使量子點尺寸變大。④中斷時間可以影響量

4、子點聚集度、密度和均勻性。通過實驗發(fā)現(xiàn)在InAs量子點生長完成后的中斷過程中,銦原子會解吸附并影響量子點的重新形成,所以合理的選擇生長后中斷時間可以消除量子點的聚集并提高量子點的密度和均勻性。另外,生長中斷過程中可能發(fā)生奧斯瓦爾德熟化效應(yīng)影響量子點的大小和密度。這些工藝規(guī)律對生長高密度、尺寸均勻InAs量子點具有比較重要的指導(dǎo)意義。
　　(3)發(fā)現(xiàn)InAs量子點更容易在GaAs緩沖層的原子臺階上成核,在密集原子臺階上可以形成均勻性