Si量子点的形貌影响.pdfVIP

丝 丝 丝 2010年第11期(41)卷 温度对离子束溅射生长 Ge／Si量子点的形貌影响 张学贵 ，王 茺 ，杨 杰 ，潘红星 ，鲁植全 ，李 亮 ，杨 宇 (1．云南大学 工程技术研究院光电信息材料研究所 ，云南 昆明 650091； 2．昆明理工大学 冶金与能源工程学院，云南 昆明 650093) 摘 要： 采 用 离子 柬溅 射技 术，在 不 同温度 的 Si 过 AFM观察表面形貌和 Raman光谱结构表征来研 (100)衬 底 上 生 长 了一 系列 Ge量子 点 样 品，利 用 究生长温度对 Ge量子点生长的影响，获得 了离子束 AFM和 Raman光谱对样品表面形貌和结构进行表 溅射生长高质量 Ge量子点的最佳温度 。 征，结果表明，随着温度升高，量子点密度增大 (750℃ 2 实 验 生长的量子点密度达到 1．85×10 cm )，均匀性变好 及结晶性增强；但随生长温度升 高，Si—Ge互混程度也 实验采用 FJL560Ill型超高真空磁控与离子束联 同时加剧 。 合溅射设备的离子束溅射室内制备样品。基片为 n型 关键词： 离子束溅射 ；量子点 ；表面形貌 ：Raman光 Si(1O0)抛光片 ，其电阻为 o．001～0．005t2·cm，厚度 谱 为 0．40mm。Si衬底 的预处理是使用标准 Shiraki方 中图分类号： 0484．1 文献标识码：A 法进行清洗，然后在浓度为 2．5％的HF酸溶液 中漂 文章编号 ：1001-9731(2010)11—1982—04 洗 30s，用高纯氮气吹干后 ，将衬底放人真空腔。生长 过程中，本底真空度优于 3．0×10_’Pa，溅射真空度为 1 引 言 2．0×10一Pa。样品都是在 700℃生长Si缓冲层 ，生长 自从 1990年 Eaglesham 等人发现无位错 的三维 厚度约 50nm，生长完后保持 10min；然后进行 Ge的生 Ge／Si岛以来口，其独特 的光 电特性和潜在 的应用价 长，Ge生长厚度 约为 2．5nm。生长温度分别为 580、 值，成为国内外研究 的热点 。自组装生长量子点是一 600、650、700和 750℃，样品的表面形貌的表征是在 日 个复杂的热力学和动力学共同作用的结果 ，影响其生 本精工 SPA一400SPM 型原子力显微镜 (AFM)上进 长的因素是多方面的。温度是其中重要影响因素，它 行 。Raman测试是在美国一雷尼绍公司的 invia共焦显 影响薄膜表面迁移率、成核条件、临界膜厚等 ]。如果 微拉曼光谱 仪上进 行 ，范 围是 100～600cm_。，用 知道量子点生长过程中随温度变化 的规律，对能生长 514．52nm 激 光 作 为 光 源，入 射 到样 品 的功 率 为 出高密度 ，尺寸均一的量子点有重要意义 。G．Abstre— 20mW ，光谱分辨率为 1cm～。所有测试都是在室温 iter等口“]人在用 MBE生长 Si基 自组织 Ge量子点时 下进行 。 发现，随着生长温度的增加 ，Ge量子点尺寸分布变宽， 3 结果与讨论 密度减小。周志玉等人[5则报道 了UHV-CVD技术 成功生长的Ge／Si量子点 ，并对不同温度下 Ge量子点 3．1 AFM 表面形貌观察 的成核变化情况进行了研究。 图 1给出了不同生长温度下