In原子在GaAs(001)表面的成核与扩散研究

近年来,半导体量子点特别是InAs量子点的基本物理性质和潜在应用得到了广泛研究。许多研究者利用InAs量子点结构的改变以调制其光电特性。本文采用液滴外延法在GaAs(001)表面沉积了不同沉积量的In(3 ML、4 ML、5 ML),以研究In的成核机制和表面扩散。实验发现,随着In沉积量的增加,液滴尺寸(包括直径、高度)明显增大。不仅如此,在相同的衬底温度下,沉积量越大,液滴密度越大。利用经典成核理论,计算了GaAs(001)表面In液滴形成的临界厚度为0.57 ML,计算的结果与已报道的实验一致。从In原子在表面的迁移和扩散,以及衬底中Ga和液滴中的In之间的原子互混原理解释了In液滴形成和形貌演化的机理。实验中得到的In液滴临界厚度以及In液滴在GaAs(001)上成核机理,可以为制备InAs量子点提供实验指导。

微米级氧化镓铟合金微滴填充聚二甲基硅氧烷柔性介电材料的性能及仿真

具有高介电性和柔性的复合材料越来越多的应用在触觉传感器领域中,复合材料的介电性能和柔性对于提高触觉传感器灵敏度和实现柔性功能至关重要。目前提高复合材料介电性能主要的方法是向聚二甲基硅氧烷(PDMS)基质中填充少量的导电刚性颗粒,但是该方法降低了复合材料的柔性,引起了复合材料力学性能的下降,限制了触觉传感器的应用。在聚二甲基硅氧烷(PDMS)基质里填充经6-丙烯酰氨基己酸(6-AHA)氧化的微米级液态金属镓铟合金(EGaIn)微滴制备了PDMS/EGaIn复合材料,分析了PDMS/EGaIn复合材料中EGaIn微滴的微观形貌,研究了PDMS/EGaIn复合材料的力学性能和介电性能,对PDMS/EGaIn复合材料应用在触觉传感器上的性能进行了仿真与分析。结果表明,在PDMS基质中填充微米级液态金属EGaIn微滴可以有效提高PDMS/EGaIn复合材料的介电性能。相较于纯PDMS,PDMS/EGaIn复合材料的力学性能不会明显降低,同时实现了较高的柔性。在一定范围内,PDMS/EGaIn复合材料中EGaIn含量增加可以提高传感器输出电容的响应能力,同时PDMS/EGaIn复合材料相对厚度增大并不会使传感器输出电容响应能力持续增加,相对厚度在0.4~0.6之间是一个合理值。

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)。

基于液滴外延法的Al(In)纳米结构在GaAs(001)的形成机制

采用液滴外延法在GaAs(001)衬底上同时沉积In、Al液滴形成纳米结构,利用原子力显微镜(AFM)对实验样品进行形貌表征,并通过X射线光电子能谱(XPS)与扫描电子显微镜分析In、Al组分比样品表面元素分布。实验结果显示,混合沉积后的表面InAlAs纳米结构密度随着In组分的降低而降低,而单个纳米结构的尺寸变大。SEM与XPS测试结果证明表面的In并没有因为衬底温度过高而全部偏析。根据实验结果推测,In&Al液滴同时沉积到表面形成InAl混合液滴。当液滴完全晶化后纳米结构中心出现孔洞,而产生这一现象的主要原因是液滴向下刻蚀。

In液滴在GaAs(001)表面扩散行为的研究

量子点的物理与光电性质主要依赖于其尺寸及密度参数,而量子点的密度、高度等参数又控制着原子在衬底上的成核行为.本文采用液滴外延法在GaAs(001)表面生长金属In液滴,研究了In液滴的扩散运动与衬底温度和沉积速率之间的关系,研究发现,随着衬底温度的升高和沉积速率的降低,In液滴尺寸增大密度却降低.通过得到的实验数据,拟合关于In液滴密度与衬底温度和沉积速率的曲线,分析了量子环的生长机制,并根据原子的表面迁移行为,进一步分析其表面原子扩散机理.