硅斜切衬底上锗硅纳米线的生长及特性研究.pdf

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1、目录摘要1Abstract2第一章锗桂纳米线的研宄现状3§1.1半导体纳米线及其应用3§1.2纳米线生长方法介绍4§1.2.1纵向纳米线生长方法介绍5§1.2.1.1tope-down方法介绍6§1.2.1.2bottom-up方法介绍8§1.2.2横向纳米线生长方法介绍9§1.3高指数硅衬底上锗硅纳米线生长方法介绍9§1.4本文的主要工作11第二章生长与测试系统介绍12§2.1分子束外延技术12§2.2锗硅分子束外延系统12§2.3原子力显微镜14§2.4光致发光测试系统15§2.5拉

2、曼光谱测试系统16第三章硅斜切衬底上单层锗桂纳米线的生长18§3.1实验过程介绍18§3.1.1Si片清洗过程介绍18§3.1.2Si片生长过程介绍18§3.2不同斜切衬底上生长得到的样品比较19§3.38°斜切衬底上得到的纳米线形貌分析20§3.4淀积厚度和温度对GeSi纳米线的影响21§3.58。斜切衬底上形成GeSi纳米线的原因23第四章硅斜切衬底上多层锗桂纳米线的生长及特性研究24§4.1生长过程及形貌分析24§4.1.1生长过程介绍24§4.1.2生长形貌分析24§4.2硅斜切衬底上

3、生长多层锗硅纳米线的PL谱分析26§4.2.1PL谱峰位分析26§4.2.2Power-PL谱分析27§4.2.3Temperature-PL谱分析28§4.3硅斜切衬底上生长多层锗硅纳米线的Raman谱分析29§4.3.1Raman谱峰位分析29§4.3.2Ramani普组分及应力分析30§4.4.锗硅纳米线空穴态能级及跃迁的理论计算31第五章总结与展望34参考文献35发表文章38会议文章38龍397硕士论文粪年摘要本文研究了在Si(001)朝向<110>偏8°的衬底上淀积Ge自组装得到了密

4、排的GeSi纳米线，纳米线均沿斜切方向。这些纳米线的高宽比较小暗示了纳米线的部分边界由{105}面构成。相对于大的谷仓形的岛，生长条件和衬底的斜切角度对于这些自组装的细小纳米线有着明显的影响。这些结果表明纳米线的形成是由生长动力学协助下的能量驱动的。由Si间隔层隔开的多层GeSi纳米线在Si(OOl)朝向<110>偏8°的衬底上形成，这些细小的纳米线在斜切表面紧密排列。我们对这些GeSi纳米线的光致发光（PL)谱进行了系统研宄。随着激发功率的增加，我们可以观察到PL强度与功率的非线性关系，7meV/decade的GeS

5、i纳米线PL峰的蓝移以及PL峰的半高宽(FWHM)近似常数。这暗示了GeSi纳米线/Si的一个典型的II型能带调节。蓝移主要是由于光生载流子增加引起的能带弯曲效应导致的。我们认为，与激发功率近似无关的GeSi纳米线PL峰的半高宽与微能带的形成有关，而这种微能带是由排列很紧密的GeSi纳米线的空穴之间的耦合引起的。从GeSi纳米线PL峰的积分强度与温度的关系，我们拟合得到激活能ASl2meV,对应于GeSi纳米线中的激子束缚能。通过对GeSi纳米线的Raman谱的分析，我们估算出GeSi纳米线中Ge的组分为61%。关键词

6、：自组装；硅斜切衬底；锗硅纳米线；分子束外延；原子力显微镜;光致发光；拉曼测试中图分类号：0469硕士论文粪年AbstractVerysmallandcompactlyarrangedGeSinanowireswereself-assembledonvicinalSi(001)substrateswith?8。offtoward(110)duringGedeposition.Thenanowireswereallorientedalongthemiscutdirection.Thesmallrationofheight

7、overwidthofthenanowireindicatedthatthenanowireswereborderedpartlywith{105}facets.Theseself-assembledsmallnanowireswereremarkablyinfluencedbythegrowthconditionsandthemiscutangleofsubstratesincomparisonwithlargedome-likeislandsobtainedaftersufficientGedeposition.T

8、heseresultsproposedthattheformationofthenanowirewasenergeticallydrivenundergrowthkineticassistance.AmultilayerofGeSinanowiresseparatedwithSispacerswasreadilyself-asse