利用納米結(jié)構(gòu)模板生長(zhǎng)高質(zhì)量硅鍺材料.pdf

1、鍺，由于自身獨(dú)特的基本物理化學(xué)性質(zhì)，使得其在微電子和光電子領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛而光明的應(yīng)用前景。鍺具有能夠與現(xiàn)有硅CMOS集成電路制造工藝兼容的特點(diǎn)，這是其他半導(dǎo)體材料無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。高密度、尺寸均一且空間有序的鍺量子點(diǎn)可以應(yīng)用于紅外探測(cè)器、單電子器件、硅基光源和未來(lái)可能的量子計(jì)算機(jī)等;而低位錯(cuò)密度、高質(zhì)量的鍺膜則在紅外探測(cè)器、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
　　 本論文利用分子束外延系統(tǒng)生長(zhǎng)硅基鍺量子點(diǎn)和鍺膜。研究了生長(zhǎng)硅基鍺量子點(diǎn)的工

2、藝條件，及在不同條件下鍺量子點(diǎn)的密度、尺寸、形狀和位置等結(jié)構(gòu)特性。同時(shí)，還利用掃描電鏡、原子力顯微鏡、拉曼光譜，反射式高能電子衍射、腐蝕坑測(cè)試等手段對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試和表征。
　　 本論文的最主要部分和創(chuàng)新點(diǎn)就是利用多孔陽(yáng)極氧化鋁薄膜作為模板直接生長(zhǎng)得到了高質(zhì)量鍺量子點(diǎn)。通過(guò)多孔陽(yáng)極氧化鋁薄膜的引入、村底溫度的改變、鍺淀積量的變化，模板通孔深寬比的不同等多方面對(duì)鍺量子點(diǎn)的形貌和結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了系統(tǒng)、細(xì)致、合理的討論分析。在400℃時(shí)，

3、六方排列的鍺量子點(diǎn)與多孔氧化鋁薄膜形成互補(bǔ)關(guān)系，而在500℃時(shí)，長(zhǎng)程有序的鍺量子點(diǎn)復(fù)制了多孔陽(yáng)極氧化鋁薄膜的有序結(jié)構(gòu)。在襯底溫度從600℃降至400℃時(shí)，鍺量子點(diǎn)的平均尺寸有明顯的上升變化。當(dāng)以具有不同深寬比的多孔氧化鋁薄膜作為模板時(shí)，發(fā)現(xiàn)了不同形狀的鍺量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)。利用幾何光學(xué)的方法和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的知識(shí)，詳細(xì)討論了其不同形狀的形成機(jī)制。此外，還在400℃的樣品中發(fā)現(xiàn)了顯著的拉伸應(yīng)變，這對(duì)將來(lái)制備硅基鍺光源是十分有利的。
　　 本論

4、文還研究了選擇性區(qū)域生長(zhǎng)鍺膜。通過(guò)旋涂自組裝和靜電自組裝制備二氧化硅納米球模板，并利用此模板進(jìn)行鍺膜的選擇性區(qū)域生長(zhǎng)，得到位錯(cuò)密度較低的鍺膜。通過(guò)反射式高能電子衍射全程監(jiān)實(shí)時(shí)監(jiān)控生長(zhǎng)過(guò)程，掌握不同生長(zhǎng)階段的生長(zhǎng)情況，同時(shí)對(duì)鍺膜生長(zhǎng)中臺(tái)階結(jié)構(gòu)形成的機(jī)理進(jìn)行了解釋。通過(guò)與對(duì)比樣品的比較，評(píng)價(jià)了選擇性區(qū)域生長(zhǎng)所得鍺膜的質(zhì)量。
　　 本論文利用納米結(jié)構(gòu)模板生長(zhǎng)高質(zhì)量硅鍺材料的研究對(duì)于后續(xù)迸一步提高硅鍺材料質(zhì)量和以此開(kāi)展相關(guān)硅鍺器件研究打