Ge-Si半導(dǎo)體量子點應(yīng)力應(yīng)變分布研究.pdf

1、半導(dǎo)體量子點材料由于其具有的特殊效應(yīng)，在未來的半導(dǎo)體工業(yè)中有著很大的應(yīng)用前景。利用兩種半導(dǎo)體材料的晶格錯配，自組織生長量子點，目前已經(jīng)引起了極大的興趣和關(guān)注。在量子點的自組織生長過程中，應(yīng)變分布在浸潤層的形態(tài)變化中起著關(guān)鍵的作用。在量子點的生長初期，其在襯底上的成核往往是隨機(jī)無序的，它的形狀，大小往往難以控制，因此要想生長出理想的實用化量子器件，就需要對量子點應(yīng)力應(yīng)變分布以及量子點體系的各種能量關(guān)系進(jìn)行理論研究，找出其內(nèi)在規(guī)律，以便在實

2、驗中加以控制，實現(xiàn)量子點的可控有序生長。 首先，利用彈性理論和有限單元法對非埋置金字塔形Ge/Si量子點在體積一定時不同高寬比的應(yīng)力應(yīng)變分布進(jìn)行了計算分析。給出了平衡態(tài)時量子點的應(yīng)力應(yīng)變分布，發(fā)現(xiàn)不同高寬比的量子點，其流體靜應(yīng)變和雙軸應(yīng)變的分布特征基本相同。 其次，計算了埋置金字塔形Ge/Si量子點應(yīng)力應(yīng)變分布，并和非埋置量子點應(yīng)力應(yīng)變分布進(jìn)行了比較。發(fā)現(xiàn)這兩種量子點最大壓應(yīng)變(壓應(yīng)力)都出現(xiàn)在量子點側(cè)面與浸潤層的交界處

3、。 最后，對量子點體系的應(yīng)變能進(jìn)行了計算，發(fā)現(xiàn)對于固定體積的量子點，系統(tǒng)的應(yīng)變能隨著高寬比的增大而減小。并通過計算量子點體系的自由能(應(yīng)變能與表面能之和)，討論了量子點的平衡形態(tài)。結(jié)果表明，對給定體積的量子點，有一個特別的高寬比導(dǎo)致最低的系統(tǒng)自由能，也就是說，對一個生長的量子點，基于系統(tǒng)自由能的最小，有可能預(yù)測量子點平衡形態(tài)的高寬比。對不同體積的量子點，他們的平衡高寬比也不同，會隨著體積的增大而增大。以上結(jié)果可以作為闡明應(yīng)變自組