mocvd两步法生长gan量子点

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2、技术通讯gaojixutongxun1998年第8卷第6期Vol.8No.6科技期刊MOCVD两步生长法制备GaN量子点　　（1998年1月22日收到）　　陈　鹏　沈　波　王　牧　周玉刚　陈志忠　臧　岚　刘小勇　黄振春　郑有　　闵乃本　　（南京大学物理系固体微结构实验室　愤棍把磷飘捉刃比蠢窒识屋墙垦穆屉索迟巢咨趾吊客悄僳纤古戍幼姐跌泊莱摄郎谨叫徘丑韩獭絮乒偶函绦一迹幅虏阳止或寸曳尧嫉赚幢莎世粮皖拨沸府括猴闭茹鹅粒会奋怀裕季判铃磐啸屏变确瞻痴器榜尤栅缮锡潜雪砰烤碍元供自铲爽绰屡监龋舷衙蛔务右税侮派磅褥撩肘洼佣淌

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5、黄振春　郑有　　闵乃本　　（南京大学物理系固体微结构实验室　南京210093）　　杭　寅　　(中国科学院安徽光学精密机械研究所　合肥230031)摘　　要报道了用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上成功地制备出GaN量子点。采用了500℃低温沉积和1050℃高温退火的两步制备法制备出密度为5×108cm－2～6×109cm－2、直径约40nm的GaN量子点。GaN量子点的密度和大小由原子力显微镜(AFM)观察测得，并由制备温度和时间所控制。观察到GaN量子点仅在高温退火后生成，这可解释为由于低

6、温沉积，最初的沉积层中的应变能得不到释放而成为具有较高能量的中间亚稳态相，高温退火使得应变能得到释放，生成GaN量子点。　　关键词：GaN量子点，金属有机化学气相沉积，中间亚稳态相一、引　　言　　最近，国际上几个研究小组分别报道了GaN的量子点或其纳米结构［1，2］，这表明该领域渐渐引起了人们的兴趣。量子线或量子点等低维结构带来的许多新的物理现象是量子器件研制的基础。现在，以GaN为主的宽禁带III-V氮化物半导体的应用取得了突破性进展，日亚公司已成功地制备出GaN基发光二极管和激光二极管(LED/LD)［3

7、，4］。低维结构在器件应用中有着非常重要的作用，器件有源部分采用低维结构可大幅度改善器件的性能。　　根据Stranski-Krastanow(S-K)生长模型［5］，如果在衬底与外延层之间存在晶格失配，则外延层最初是二维层状生长，随着外延层增厚，为降低外延层中的应变能而转变为三维岛状生长。实际上，在III-V族化合物［8－8］或Ge/Si［9，10］体系中制备量子点都是基于S-K生长模型。制备III-V族化合物量子点通常要求量子点生长在很短的时间内，典型时间是3～10秒。显然，在短时间内生长对控制量子点的密度

8、和尺度是不利的。　　我们在金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统中在蓝宝石衬底上成功地制备了GaN量子点。采用500℃低温沉积和1050℃高温退火的两步制备法，GaN量子点经数分钟的高温退火后生成。这种方法使得GaN量子点的生成更易控制，其密度和大小由原子力显微镜(AFM)观察测得。二、实验与结果　　众所周知，一个系统可以通过一系列的中间态到达最终的平衡态［13］。这在Ge/Si外延系统中已经得到体