利用納米結構模板生長高質量硅鍺材料.pdf

1、鍺，由于自身獨特的基本物理化學性質，使得其在微電子和光電子領域內具有廣泛而光明的應用前景。鍺具有能夠與現(xiàn)有硅CMOS集成電路制造工藝兼容的特點，這是其他半導體材料無法比擬的優(yōu)勢。高密度、尺寸均一且空間有序的鍺量子點可以應用于紅外探測器、單電子器件、硅基光源和未來可能的量子計算機等;而低位錯密度、高質量的鍺膜則在紅外探測器、太陽能電池等領域廣泛應用。
　　 本論文利用分子束外延系統(tǒng)生長硅基鍺量子點和鍺膜。研究了生長硅基鍺量子點的工

2、藝條件，及在不同條件下鍺量子點的密度、尺寸、形狀和位置等結構特性。同時，還利用掃描電鏡、原子力顯微鏡、拉曼光譜，反射式高能電子衍射、腐蝕坑測試等手段對樣品進行測試和表征。
　　 本論文的最主要部分和創(chuàng)新點就是利用多孔陽極氧化鋁薄膜作為模板直接生長得到了高質量鍺量子點。通過多孔陽極氧化鋁薄膜的引入、村底溫度的改變、鍺淀積量的變化，模板通孔深寬比的不同等多方面對鍺量子點的形貌和結構特性進行了系統(tǒng)、細致、合理的討論分析。在400℃時，

3、六方排列的鍺量子點與多孔氧化鋁薄膜形成互補關系，而在500℃時，長程有序的鍺量子點復制了多孔陽極氧化鋁薄膜的有序結構。在襯底溫度從600℃降至400℃時，鍺量子點的平均尺寸有明顯的上升變化。當以具有不同深寬比的多孔氧化鋁薄膜作為模板時，發(fā)現(xiàn)了不同形狀的鍺量子點結構。利用幾何光學的方法和生長動力學的知識，詳細討論了其不同形狀的形成機制。此外，還在400℃的樣品中發(fā)現(xiàn)了顯著的拉伸應變，這對將來制備硅基鍺光源是十分有利的。
　　 本論

4、文還研究了選擇性區(qū)域生長鍺膜。通過旋涂自組裝和靜電自組裝制備二氧化硅納米球模板，并利用此模板進行鍺膜的選擇性區(qū)域生長，得到位錯密度較低的鍺膜。通過反射式高能電子衍射全程監(jiān)實時監(jiān)控生長過程，掌握不同生長階段的生長情況，同時對鍺膜生長中臺階結構形成的機理進行了解釋。通過與對比樣品的比較，評價了選擇性區(qū)域生長所得鍺膜的質量。
　　 本論文利用納米結構模板生長高質量硅鍺材料的研究對于后續(xù)迸一步提高硅鍺材料質量和以此開展相關硅鍺器件研究打