量子点性质的导电原子力显微镜的研究

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1、Y95412Z锾旦大学学校代码：10246学号：022019036硕士学位论文单个锗硅量子点性质的导电原子力显微镜的研究院系(所)专业姓名物理学系凝聚态物理薛菲指导教师：堑堑垫型塾丝堕量塾教授完成Et期：!Q!!笙!旦丝旦中英文摘要单个锗硅量子点性质的导电原子力显微镜研究塑堡系竖星查塑理专业学生姓名蓝韭指导老师扬堑蕴副麴援莶量筮塾攫摘要导电原子力显微镜(CAFM)是在原子力显微镜(AFM)_12发展出来的一种可用于研究表面电学性质的技术，利用导电针尖同时测量单个半导体量子结构的形貌和表面电导信息或电导分布。本论文首次利用CAFM研究了在Si(001)

2、P型衬底上自组织生长的锗硅量子点的电流分布。由于锗硅量子点中锗和硅具有不同电导率，从电流信号的分布分析可以得到锗硅组分在量子点内的分布信息。实验研究了两种生长温度分别是550。C和640。C的量子点，发现这两种不同生长温度的量子点的电流分布有着显著的差异。我们认为这是由在不同的生长温度下，缓冲层中的硅和量子点中的锗的不同程度上的互混导致的。通过对实验结果的分析，得到穹隆结构的锗量子点在较高的生长温度下，量子点内大部分的组成成分都是硅成分大于35％的硅锗合金。而同样形状的在较低温度生长下的量子点大部分都是锗成分大于65％的锗。对锗硅成分有选择性效果的腐

3、蚀实验证实了上述结论。我们还利用CAFM对相同生长温度下，覆盖了不同厚度硅层的量子点的表面电流分布进行了研究，通过对电流信号的分析得到了在量子环形成过程中锗硅组分迁移和重新分布，在量子点到量子环的转变过程中，在覆盖层影响下的应变和浓度梯度的变化所引起的强烈物质输运过程是量子环形貌形成的原因，其中普遍存在着锗组分的偏析情况。通过本文实验表明导电原子力显微技术是一个观察纳米范围内量子点电导性质有力手段，从中可以得到量子点的其他信息，如组分分布等，不仅方便快捷，而且对样品没有任何损害。结果的分析还需要进一步的深入。关键词：导电原予力显微镜；量子点；量子环：

4、锗：硅。分类号：0472+．1；0471．4；0472+．4中英文摘要AbstractConductiveatomicforcemicroscopy(CAFM)techniqueisdevelopedfromatomicforcemicroscopy(avv0．Itmeasuressample’Stopographyandsurfaceconductivesignalssimultaneously．WeemployedCAFMtoinvestigatethecurrentdistributioninGequantumdots(QDs)grownbym

5、olecularbeamepitaxyonp-typeSi(001)substrate．Sincethedifferentconductivityofthecomponents(GeandSi)intheGeQDsresultsindifferentcurrentsignals，weareabletoobtainthecompositiondistributioninformationfromthecurrentimages．Wehaveinvestigatedtwotypesofsamplesgrownat5500Cand640。C，andfoun

6、dtheconductancedistributionsofthesetwotypesofQDsweresignificantdifferent．ThisdifferenceCanbeexplainedtobeduetothedifferentdegreesofSialloyingintotheGeQDsatdifferentgrowthtemperatures．Ourresultsdemonstratedthatthedome—shapeQDsgrownathighertemperatureareSi—Gealloys、vimSicompositi

7、on>35％atmostpartoftheQD．whileQDswiththesameshapegrownatlowertemperatureshowhighGedistribution(>65％)inthewholedot，whicharesupposedbytheselectiveetchingexperiments．Followingthesepreliminaryresults，CAFMwasemptytostudytheinfluenceofdifferentSicappinglayerthicknessonthetransformatio

8、nfromQDstoquantumrings(QRs)．Athighgrowthtemperature，by