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《基于图形衬底的inas_gaas量子点和量子环液滴外延》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第29卷第10期半导体学报Vol.29No.102008年10月JOURNALOFSEMICONDUCTORSOct.,2008*基于图形衬底的InAs/GaAs量子点和量子环液滴外延赵暕陈涌海王占国徐波(中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室,北京100083)摘要:液滴外延生长半导体材料是一种较为新颖的MBE生长技术,而图形衬底对液滴外延的影响到目前为止并没有非常详细的研究结果.作者在GaAsm级别图形衬底上进行了InAs的液滴外延生长,并在不同结构的图形衬底上得到了不
2、同的InAs量子点和量子环生长结果.基于生长结果,分析了图形衬底对液滴外延的影响和液滴外延下量子点和量子环的形成机制以及分布规律.关键词:液滴外延;图形衬底;量子点;量子环;分布规律PACC:6855;8110;6150C中图分类号:O78文献标识码:A文章编号:02534177(2008)10200306的衬底上,不同的图形衬底结构对于形成的量子点和量1引言子环结构和分布造成的影响,并最终通过实验结果数据[1]统计和对衬底结构的量化计算解释了实验结果,最终得低维纳米结构材料在诸如量子信息
3、处理,量子[2]出了和之前研究者的研究结果相吻合的结论,进一步对密码通信等方面有着越来越广泛的应用,许多非常液滴外延的形成机理和影响因素有了新的认识.具有实用价值的量子器如单分子光源都是基于对量子[3]点的可控生长才得以实现的.目前的低维纳米结构2实验材料的生长包括分子束外延(MBE)生长技术、金属有[4]机化合物气相淀积技术(MOCVD)等,其中基于分子2.1图形衬底的制备束外延(MBE)生长技术的应变自组装(SK)生长技术是生长In(Ga)As/GaAs材料较为常用的生长技术,但实验所选用的衬底是(1
4、00)晶向的GaAs衬底,在是SK生长技术有着量子点密度较难控制、对于晶格失生长之前,使用普通光刻和湿法腐蚀相结合的方式.普配要求很高,无法用于生长晶格匹配的衬底外延(如通光刻的光刻板的制作通过电子束曝光完成,设计如GaAs/AlGaAs)等缺点.下:1/4个50mm普通光刻板共包含4个大区域:1m液滴外延(dropletepitaxy)是一种比较新的外延条形区域(沟宽1m,间距由小到大),2m条形区域[5]生长技术,1991年由日本的Koguchi等人提出.液滴(沟宽2m,间距由小到大),1m直径
5、方孔区域和外延生长族半导体材料的主要生长原理是在单独1m直径圆孔区域(孔与孔的行间距和列间距由小到生长族元素的液滴之后,外延族元素与之反应,以大).之所以选择不同形状的图形衬底,是为了观察不已经形成的族液滴为基础晶化,最终形成族元同晶向及不同图形对量子点形成位置和形貌的影响.素化合物的量子点.作为一种新颖的量子点生长技术,我们选择普通光刻曝光.经过实际刻蚀和实际生液滴外延生长方式除了在生长量子点密度方面较为容长的摸索,最终确定的具体实验条件是:AZ6103薄胶,易控制,可以生长与晶格匹配的衬底外
6、延之外,还可以3500转甩胶,6mW光强曝光5s,将(CH3)4NOH5H2O形成很多很有特点的量子结构,量子环就是其中之和去离子水按照1!4的比例调配成显影液,将曝光过[6]一.量子环的形成,以及对其能级、震荡强度、极化的底片放入显影液中40s后取出,光刻完成.性、磁场强度的可控性使得它已经成为制作各种新器在腐蚀工艺的选择上,干法刻蚀虽然具备无展宽、[7]件的理想选择之一.近些年来,很多研究小组对液滴刻蚀深度精确的优点,但是腐蚀侧壁过于陡直,不利于外延方式生长量子点以及量子环进行了实验和研究,In液滴在侧壁
7、形成,经过实际的比较,最终确定选用冰[6]并初步得出了一定的结论.但是,对于量子环结构的水混合物温度下的H3PO4!H2O2!H2O(3!1!50)形成机理依然没有非常完整的理论,温度、沉积量,尤混合液进行湿法腐蚀,该配比的腐蚀液腐蚀速率大约其是衬底结构等因素对生长结果的影响依然并不清为1nm/s,控制腐蚀时间也就是控制了腐蚀的深度,腐楚.本文介绍了关于图形衬底对液滴外延生长结构的蚀时间是40s,最终得到了深处50nm,浅处40nm的图影响,在完全相同的温度、相同沉积量和相同生长过程形衬底结构.*国家重点基础
8、研究发展规划(批准号:2006CB604908)和国家自然科学基金(批准号:60625402)资助项目通信作者.Email:zhaojian@semi.ac.cn20080402收到,20080422定稿2008中国电子学会2004半导体学报第29卷径和外径几乎没有什么变化.和之前非图形衬底的类2.2液滴外延生长[7]似生长条件的液滴外延研究结果相比较,我们发现具体的生长过程
