In%28GaSb%29薄膜及量子点结构的MOCVD外延生长

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1、分类号：O484.1单位代码：10183研究生学号：2015512046密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）In(GaSb)薄膜及量子点结构的MOCVD外延生长MOCVDEpitaxialGrowthofIn(GaSb)ThinFilmsandtheQuantumDots作者姓名：徐德前专业：微电子学与固体电子学研究方向：半导体光电子材料指导教师：张宝林教授培养单位：电子科学与工程学院2018年5月————————————————————————In(GaSb)薄膜及量子点结构的MOCVD外延生长——————————————————

2、——————MOCVDEpitaxialGrowthofIn(GaSb)ThinFilmsandtheQuantumDots—————————————————作者姓名：徐德前专业名称：微电子学与固体电子学指导教师：张宝林教授学位类别：理学硕士答辩日期：2018年5月31日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人

3、郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博

4、硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：微电子学与固体电子学论文题目：In(GaSb)薄膜及量子点结构的MOCVD外延生长作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：长春市前进大街2699号唐敖庆楼D441室(130012)作者联系电话：0431-85168241-8113摘要In(GaSb)薄膜及量子点结构的MOCVD外延生长Ⅲ-Ⅴ族锑化物是半导体材料体系的重要组成部分，由于其独特的能带结构、有效质量小、电子

5、迁移率高等优良特性，在超高速低功耗器件和红外光电领域有着重要应用。特别是量子点、超晶格等低维结构以及Ⅱ型能带结构的引入，使波长从近中红外延伸到远红外，锑化物器件被认为是第三代红外技术的重要发展方向。然而，由于锑源具有较低的饱和蒸汽压，使得采用MOCVD技术很难制备高质量的锑化物材料，严重限制了其高性能器件的大规模商业化生产。本文基于MOCVD技术，开展了InGaSb薄膜以及InGaSb、GaSb量子点的生长和特性研究，具体内容如下：1.采用MOCVD技术，在GaSb衬底上制备了InGaSb薄膜，研究了生长温度、Ⅴ/Ⅲ比、Ga/Ⅲ比对InG

6、aSb薄膜性质的影响。当温度从430°C增大到510°C时，InGaSb薄膜的表面形貌和结晶质量得到极大的改善，结合In的并入情况，获得最佳生长温度为470°C，热力学是主要影响因素。当Ⅴ/Ⅲ比从0.5增大到2.0，InGaSb薄膜表面粗糙度明显降低，Ⅴ/Ⅲ比为1.5时结晶质量最好，XRD摇摆曲线半高宽(FWHM)为0.47°。当Ga/Ⅲ比从0.3增大到0.8时，InGaSb薄膜的表面形貌和结晶质量得到极大的改善，成键强度和动力学等是主要影响因素。2.采用MOCVD技术，在GaAs衬底上制备了InGaSb量子点，研究了生长温度、反应压强、

7、生长时间、中断时间等生长参数，以及沉积厚度和GaSb缓冲层对InGaSb量子点形貌的影响。温度为500°C、反应压强为100mbar、生长时间为5s、中断时间为10s时，量子点密度最大且沿[110]方向生长速度快，密度为5.5×109cm-2，平均高度为11nm，平均直径为72nm，平均长宽比约1.5。3.采用MOCVD技术，在GaAs衬底上制备了GaSb量子点，通过Sb表面处理方法，在GaAs衬底上形成低表面能的Sb-Sb浮层，实现以界面失配（IMF）生长模式对GaSb量子点诱导生长，量子点沿[110]方向生长较快。温度为500°C、压

8、强为40mbar、生长时间为20s时，量子点密度最大为1.2×1010cm-2，平均直径43nm，平均高度5.8nm。此外，研究了液滴外延生长模式对GaSb量子点形貌的I影响，其量子点密度较小