Al液滴在GaAs表面的熟化行为研究

为探究Al液滴在GaAs表面的熟化行为,利用液滴外延法在GaAs衬底表面制备Al液滴。在零As压环境下,通过控制退火时间有效控制Al液滴的生长、成核。结合热力学原理和晶体生长理论对样品形貌变化现象进行物理解释,构建出液滴形貌变化过程中熟化、刻蚀和扩散行为的基本模型。理论计算表明,液滴在熟化行为达到退火239 s的平衡点后,被向下刻蚀和向外扩散两个行为同时消耗。

分子束外延生长过程中GaAs(001)表面铝液滴的扩散成核过程

量子点的性质主要由其密度及尺寸参数控制,而原子在衬底上的成核运动又决定了量子点的密度、直径、高度等参数,因此研究原子的扩散成核过程对自组装制备量子点具有重要意义。本文通过分子束外延生长技术研究了GaAs(001)表面金属铝液滴的成核过程,发现衬底温度和金属铝沉积速率的变化直接影响了液滴的尺寸、密度以及形状等特征。根据经典成核理论分析GaAs(001)表面金属铝液滴空间分布与几何结构的演化规律,推导得出表面金属铝液滴密度与衬底温度、金属铝沉积速率的关系方程。在此基础上,进一步计算得出液滴形成过程中未成核态、临界成核态、成核态三种亚稳态所包含的最小原子数分别为1个、2个、5个。

GaAs衬底温度对液滴外延法生长In液滴的影响

采用液滴外延法在GaAs(001)衬底上生长In液滴,利用原子力显微镜(AFM)对不同衬底温度下生长的样品进行表征,观察其表面形貌。研究表明In液滴的生长对衬底温度十分敏感,随着衬底温度的升高,液滴密度逐渐减小,液滴尺寸逐渐增大。分析了In液滴在不同衬底温度形成过程的物理机制,解释了该实验现象的原因。根据成核理论中最大团簇密度与衬底温度之间的关系,拟合计算出In液滴密度与衬底温度满足的函数关系为n x=5.17 exp(0.69 eV/kT)。

基于液滴外延技术变Al、Ga组分对GaAs表面液滴生长形貌的影响

液滴外延技术不仅适用于晶格失配,也适用于晶格匹配材料系统,且易于制备低维半导体结构,如低密度量子点、环等.本文研究了液滴外延法在GaAs表面进行不同Al、Ga组分的量子点生长.在实验中用反射式高能电子衍射仪(Reflection High Energy Electron Diffraction, RHEED)对样品进行原位监控.通过控制Al、Ga液滴的沉积速率来控制液滴同时沉积在衬底上形成的组分.研究发现,随着Al组分的增加,量子点逐渐变得密集,润湿角变低.在Al组分增高超过0.5之后,出现了大小不一的量子点,且量子点密度出现指数型增长.对此进行研究分析,给出了一个经验公式,并就现象进行了解释.

黑磷的特性、制备与应用研究进展

黑磷是一种直接带隙半导体材料,它具有特殊的层状结构,可以块状的形式存在,也可以单层的形式(磷烯)存在。黑磷具有载流子迁移率高、带隙宽度可控、理论比容率大、机械性能好等优点,因此在光电子器件、电子器件、储能电池、传感器、量子点等领域有光明的应用前景。首先结合近几年的相关研究,详细介绍了黑磷的结构、特性。随后综述了目前黑磷的制备方法及应用情况,并分析了各制备方法的优劣。最后,结合目前的研究状况展望了未来黑磷的研究方向。