動力學(xué)蒙特卡羅法仿真量子點生長過程的統(tǒng)計分析與參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、本論文的資助來源為：國家“973”重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(批準(zhǔn)號：2003CB314901)和國家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號：60644004)。 半導(dǎo)體量子點在納米電子學(xué)、納米光子學(xué)和光電子學(xué)等領(lǐng)域具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用前景，基于量子點的固態(tài)量子器件在量子信息技術(shù)中將扮演重要角色，如單電子晶體管、量子存儲器以及應(yīng)用于保密通信的單光子源等。這些器件應(yīng)用的關(guān)鍵之一是對量子點的尺寸和位置進行有效控制。目前，實現(xiàn)量子點定位生長的手段很多，其本質(zhì)都

2、是改變襯底生長表面某些位置的化學(xué)勢，使原子在生長過程中更容易吸附在這些位置上，從而達到對量子點位置的控制。其中，應(yīng)變馳豫圖形襯底上外延生長量子點的方法由于其引入雜質(zhì)少、可控性好而引起了人們越來越多的關(guān)注。 動力學(xué)蒙特卡羅方法(KMC)是一種用于模擬表面生長隨時間變化過程的方法，已經(jīng)被用于InAs/GaAs以及Ge/Si量子點等外延生長過程的研究，取得了與實際情況相符的結(jié)果。 本文首先圍繞半導(dǎo)體材料外延生長的基本理論和相關(guān)

3、背景知識展開，并介紹了仿真的模型和方法。詳細介紹了在本論文中所使用的動力學(xué)蒙特卡羅方法的理論和相關(guān)模型。 本文研究的的重點是采用動力學(xué)蒙特卡羅二維模型模擬了GaAs應(yīng)變弛豫圖形襯底上lnAs量子點生長的早期階段，深入研究了溫度、生長停頓和沉積速率等重要參數(shù)對浸潤層之上第一層亞單原子層階段的影響。通過對生長表面形態(tài)、島平均大小、島大小分布及其標(biāo)準(zhǔn)差等方面的研究，證明了最優(yōu)參數(shù)的存在，提供了獲取最優(yōu)參數(shù)的方法，并得到了在給定仿真條件