基于导电原子力显微镜的GeSi单量子点电学性质研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出贡献的集体和个人均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：蜀嗡擎垒日期：坦堡：6：g论文使用和授权说明本人完全了解云南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文和论文电子版；允许论文被查阅或借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵循此规定)研究生签名：弛j也导师签名：互花日本人及导师同意将学

2、位论文提交至清华大学“中国学术期刊(光盘版)电子杂志社”进行电子和网络出版，并编入CNKI系列数据库，传播本学位论文的全部或部分内容，同意按《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。研究生签名：——导师签名：日期：云南大学硕士学位论文摘要以电子运动三维受限的量子点为代表的半导体纳米结构在光电子、微电子和单电子器件领域有着重要的应用前景。相比于III．V族和II．Ⅵ族半导体量子点材料，依靠晶格失配而自组织生长的Ge／Si量子点因具备直接与si基互补型金属氧化物半导体场效应管(CMOS)电路兼容的天然属性而倍受关注。而量子点的量子物理特性是构建许多纳米电子器件及单电子器件的

3、基础，因此研究单量子点的电学性质极为重要。导电原子力显微镜(cAFM)是近年来发展起来的一种扫描探针显微镜，它的同步电流测量模式可以在测试过程中同时得到样品表面纳米尺度的表面形貌和电学信息。因此，CAFM可以用来表征单量子点的微观结构和电学特性，从而为材料的控制生长和应用提供依据。本论文使用CAFM研究了离子束溅射自组织生长的Ge／Si单量子点的电流分布和^矿曲线等电学性质以及电流传导机制。论文主要工作内容包括：l、采用导电原子力显微镜研究了离子束溅射自组织生长的Ge／Si量子点的电学性能。实验结果表明，施加正向偏压于圆顶形量子点上时，由于表面氧化物的生成，扫描区域的电流信号是不可恢复的。

4、施加负向偏压时，单量子点区域的电流分布特征保持环状，且电流剖面图呈双峰结构，随着负向偏压的增大，各个电流峰项部形状由尖锐变为截平，呈现出饱和的趋势。通过对电流值大小分布的统计研究，我们证实Ge／Si量子点的电流传导主导机制为热电子发射。2、研究了离子束溅射自组织生长的Ge／Si量子点的表面形貌和Ly特性曲线。实验结果表明，用导电原子力显微镜测试Ge／Si单量子点的■矿曲线时，量子点由于缺陷的存在，Ge／Si量子点和Si衬底之间有一层无序结构存在，所以整个测试体系是双隧道体系。并根据库仑阻塞效应理论，在以上的实验条件下，Ge／Si量子点可发生库仑阻塞效应。较小尺寸的Ge／Si量子点由于量子点

5、中心的硅含量比较高，电流分布图是呈环状的：而较大尺寸的Ge／Si量子点由于量子点中心的硅含量比较低，电流分布图是呈圆盘状的。Ge／Si量子点为30．60nrll时，能否发生库仑阻塞效应与尺寸无关，与量子点的结晶性有关。综上所示，CAFM是一项研究纳米半导体材料有效的工具，尤其是对于单纳米点的电学性能的研究，可以对纳米材料以后使用在器件上提供依据。l云南大学硕士学位论文摘要关键词：Ge／Si量子点；导电原子力显微镜；单量子点电学性质；电流分布；厶矿特性曲线IIAbstractSemiconductorquantumdots(QDs)havereceivedconsiderableattent

6、ionduetotheirgreatpotentialintheapplicationsofphotoelectron，micro-electronicsandsingleelecⅡ．ondevices．etc．ComparedwiththeIII．VandII—VIQDs，Ge／Siquantumdotshaveat竹actedi11teIlseinterestduetoitscompatibilitywithconventionalSiintegrated-circuittechnology．ThequantumpropertiesofGe／SiQDsareessentiallyimp

7、ortanttotheapplicationofmostnal"lOorsingleelectrondevices．Conductiveatomicforcemicroscopy(CAFM)isapromisingtechniquecapableofsimultaneoustopographicandconductancemeasurementsovernano’contactarea·Microstmctureandp