自组织InAs/GaAs与InGaAs/GaAs量子点生长及退火情况的比较
本文采用MBE进行InAs/GaAs与InGaAs/GaAs量子点的生长,利用RHEED进行实时监测,并利用RHEED强度振荡测量生长速率。对生长的InAs/GaAs和InGaAs/GaAs两种量子点生长过程与退火情况进行对比,观察到当RHEED衍射图像由条纹状变为网格斑点时,InAs所需要的时间远小于InGaAs;高温退火下RHEED衍射图像恢复到条纹状所需要的时间InAs比InGaAs要长。
近年来，微电子行业的高速发展，对电子器件的集成度、处理速度、高频率以及载流子高迁移率等性能提出了更高的要求。基于量子力学效应的纳米半导体技术，特别是半导体材料及纳米电子学、光电子学、量子计算和量子通信等已成为当前国际前沿研究热点。
人们在追求更新、更小、性能更优越的量子器件的研究中发现，为了更好地按需对材料(及相应的器件) 进行人工剪裁，仅在一个维度上对载流子实现限制常常是不够的。人们希望电子在材料中的运动受到三维限制，电子的能量在三个方向上都是量子化的这种结构即为量子点。近几年来，利用分子束外延技术（Molecular Beam Epitaxy，MBE） 进行应变自组织生长模式（Stranski- Krastanow，SK） 原位生长量子点取得突破性进展。所谓自组织生长纳米量子点，是具有较大晶格失配度的两种材料，依靠自身的应变能量，在衬底表面上形成的具有一定形状、尺寸和密度的自然量子点结构。这种自发形成的小岛被用于半导体自组装量子点结构材料，它广泛应用于光纤通信、单电子(或少电子)存储器，以及量子计算等领域。用量子点材料制成的激光器具有高的特征温度、低的阀值电流密度、高微分增益和宽的调制频率等。
本文就MBE 系统生长InAs 及InGaAs 量子点的形成时间及高温退火后的情况进行比较和简单分析。
3、结论
利用配备RHEED 原位监测的MBE 系统生长InAs 及InGaAs 量子点，并对生长过程进行实时监测，通过RHEED 图像演变对InAs 及InGaAs量子点的形成时间及高温退火后的情况进行比较和简单分析。我们得到：InAs 的量子点形成时间远比InGaAs 量子点的形成时间短；高温退火下InGaAs 衍射图像恢复到条纹状所需要的时间则比InAs 要少。本次生长也为下一步高质量的InAs (InGaAs)/GaAs 量子点的生长和研究提供了基础。
【作者】 何浩；贺业全；杨再荣；罗子江；周勋；丁召；
【Author】 HE Hao1,HE Ye-quan1,YANG Zai-rong1,LUO Zi-jiang1,2,ZHOU Xun1,3,DING Zhao1 (1.College of Science,GuiZhou University,Guiyang 550025,China;2.School of Education Administration, Guizhou College of Finance and Economics,Guiyang 550004,China;3.School of Physics and Electronic Science,Guizhou Normal University,Guiyang 550001,China)
【机构】 贵州大学理学院；贵州财经学院教育管理学院；贵州师范大学物理与电子科学学院；
【Abstract】 Investigates the growth of InAs/GaAs and InGaAs/GaAs quantum dots via MBE,with RHEED used for real-time monitoring of film surface morphology and for growth rate measuring through intensity fluctuation.Comparing the growing process of quantum dots and annealing conditions of InAs/GaAs with that of InGaAs/GaAs,it was found that if the RHEED pattern changes to spotty from streaky the changing time required for InAs is far shorter than that for InGaAs.By contrast,if the RHEED pattern changes reversely during high-temperature annealing,the time required for InAs is longer than that for InGaAs.
【关键词】 MBE；RHEED；InAs/GaAs；InGaAs/GaAs；自组装；退火；
【Key words】 MBE(molecular beam epitaxy)；RHEED(reflection high energy electron diffraction)；InAs/GaAs；InGaAs/GaAs；self-assembled；annealing；
【基金】 国家自然科学基金资助项目(60886001);;贵州大学研究生创新基金(2010043);;贵州省科技厅基金(Z073085);;贵州省委组织部高层人才科研特助项目(TZJF-2008-31);;贵州省优秀科技教育人才省长专项基金;;黔省专合字(2009)114号贵州大学博士基金资助项目(X060031);;教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-08-0651)
