利用納米結(jié)構(gòu)模板生長高質(zhì)量硅鍺材料.pdf

1、鍺，由于自身獨特的基本物理化學(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，這是其他半導(dǎo)體材料無法比擬的優(yōu)勢。高密度、尺寸均一且空間有序的鍺量子點可以應(yīng)用于紅外探測器、單電子器件、硅基光源和未來可能的量子計算機(jī)等;而低位錯密度、高質(zhì)量的鍺膜則在紅外探測器、太陽能電池等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
　　 本論文利用分子束外延系統(tǒng)生長硅基鍺量子點和鍺膜。研究了生長硅基鍺量子點的工

2、藝條件，及在不同條件下鍺量子點的密度、尺寸、形狀和位置等結(jié)構(gòu)特性。同時，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、腐蝕坑測試等手段對樣品進(jìn)行測試和表征。
　　 本論文的最主要部分和創(chuàng)新點就是利用多孔陽極氧化鋁薄膜作為模板直接生長得到了高質(zhì)量鍺量子點。通過多孔陽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鍺量子點的形貌和結(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，

3、六方排列的鍺量子點與多孔氧化鋁薄膜形成互補(bǔ)關(guān)系，而在500℃時，長程有序的鍺量子點復(fù)制了多孔陽極氧化鋁薄膜的有序結(jié)構(gòu)。在襯底溫度從600℃降至400℃時，鍺量子點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，發(fā)現(xiàn)了不同形狀的鍺量子點結(jié)構(gòu)。利用幾何光學(xué)的方法和生長動力學(xué)的知識，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，這對將來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)域生長鍺膜。通過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，得到位錯密度較低的鍺膜。通過反射式高能電子衍射全程監(jiān)實時監(jiān)控生長過程，掌握不同生長階段的生長情況，同時對鍺膜生長中臺階結(jié)構(gòu)形成的機(jī)理進(jìn)行了解釋。通過與對比樣品的比較，評價了選擇性區(qū)域生長所得鍺膜的質(zhì)量。
　　 本論文利用納米結(jié)構(gòu)模板生長高質(zhì)量硅鍺材料的研究對于后續(xù)迸一步提高硅鍺材料質(zhì)量和以此開展相關(guān)硅鍺器件研究打