激光原位圖形化誘導(dǎo)分子束外延生長半導(dǎo)體Ⅲ-Ⅴ族材料的探索和研究.pdf

1、微納制作技術(shù)和微納加工技術(shù)的不斷突破，極大地促進(jìn)了低維半導(dǎo)體材料在微電子和光電子領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著科學(xué)探索不斷進(jìn)步，人們對(duì)低維結(jié)構(gòu)材料生長的可控性提出了更高的要求，通過微納加工實(shí)現(xiàn)對(duì)低維結(jié)構(gòu)材料生長的調(diào)控已經(jīng)成為材料科學(xué)研究的重要課題！雖然，目前利用微納加工技術(shù)調(diào)控低維半導(dǎo)體材料的生長，已經(jīng)獲得非常有序的周期性低維結(jié)構(gòu)材料（量子點(diǎn)和納米線），然而，多數(shù)的微納加工過程本身會(huì)對(duì)材料造成嚴(yán)重的污染和破壞，再加上微納加工過程和材料外延生長過程基本

2、是相互獨(dú)立的，樣品需要在生長環(huán)境和微納加工平臺(tái)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，這又將使材料發(fā)生進(jìn)一步地氧化和污染。同時(shí)，也使得目前整個(gè)工藝流程存在復(fù)雜，效率低下，成本較高等缺點(diǎn)。為了充分確保低維結(jié)構(gòu)材料的晶體質(zhì)量（以及大大簡(jiǎn)化流程，提高效率，降低成本），微納加工技術(shù)和材料生長技術(shù)被有效對(duì)接——成為“真空互聯(lián)”激光干涉系統(tǒng)和Ⅲ-Ⅴ族分子束外延設(shè)備。結(jié)合這一全新的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，本文開展了激光原位圖形化誘導(dǎo)分子束外延生長半導(dǎo)體Ⅲ-Ⅴ族材料的探索和研究，具體研究內(nèi)容

3、如下:
　　1.提出了利用原位激光干涉調(diào)控As蓋層有序脫附，制作周期性As掩膜的研究思路。利用BFM和RHEED測(cè)試手段具體研究了As蓋層沉積的適宜溫度和充分脫附溫度，判斷了As蓋層對(duì)不同激光能量密度的干涉光強(qiáng)分布的響應(yīng)效果，同時(shí)對(duì)周期性As掩膜的應(yīng)用進(jìn)行了展望（第三章）。
　　2.通過原位激光輻照Ga(In)As和GaAs材料，研究了原位激光對(duì)Ga原子的調(diào)控效果。主要研究內(nèi)容是:在原位激光干涉制作周期性Ga(In)As表面

4、過程中，襯底溫度所起的作用;通過激光作用區(qū)域與未激光作用區(qū)域的邊界區(qū)分度判斷激光輻照襯底表面時(shí)，光熱效應(yīng)和光激發(fā)效應(yīng)二者哪個(gè)占主導(dǎo)地位;在原位激光干涉Ga(In)As表面獲得周期形貌后，通過退火判斷表面材料晶格質(zhì)量;通過增加激光能量密度判斷，利用熱脫附原理，原位激光干涉制作周期性GaAs表面并分析表面形貌;再次增加激光能量密度，原位激光干涉制作圖形化Ga滴;并進(jìn)行了Ga滴晶化實(shí)驗(yàn)研究，分析Ga滴晶化過程中原子運(yùn)動(dòng)情況（第四章）。