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脉冲激光原位辐照对InAs/GaAs(001)量子点生长的影响

张伟 石震武 霍大云 郭小祥 彭长四

脉冲激光原位辐照对InAs/GaAs(001)量子点生长的影响

张伟, 石震武, 霍大云, 郭小祥, 彭长四
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  • 在InAs/GaAs(001)量子点生长过程中, 当InAs沉积量为0.9 ML时, 利用紫外纳秒脉冲激光辐照浸润层表面, 由于高温下In原子的不稳定性, 激光诱导的原子脱附效应被放大, 样品表面出现了原子层移除和纳米孔. 原子力显微镜测试表明纳米孔呈现以[110]方向为长轴(尺寸: 20-50 nm)、[110]方向为短轴(尺寸: 15-40 nm)的表面椭圆开口形状, 孔的深度为0.5-3 nm. 纳米孔的密度与脉冲激光的能量密度正相关. 脉冲激光的辐照对量子点生长产生了显著的影响: 一方面由于纳米孔的表面自由能低, 沉积的InAs优先迁移到孔内, 纳米孔成为量子点优先成核的位置; 另一方面, 孔外的区域因为In原子的脱附, 量子点的成核被抑制. 由于带有纳米孔的浸润层表面具有类似于传统微纳加工技术制备的图形衬底对量子点选择性生长的功能, 该研究为量子点的可控生长提供了一种新的思路.
      通信作者: 石震武, zwshi@suda.edu.cn;changsipeng@suda.edu.cn ; 彭长四, zwshi@suda.edu.cn;changsipeng@suda.edu.cn
    • 基金项目: 江苏高校优势学科建设工程资助项目, 科技部国际合作项目(批准号: 2013DFG12210)、 国家自然科学基金(批准号: 11504251, 51302179)、江苏省高校自然科学研究重大项目(批准号: 12KJA140001)和江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(批准号: CXZZ13_0809)资助的课题.
    [1]

    Sugawara M, Usami M 2009 Nat. Photon. 3 30

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    [3]

    Lee S J, Ku Z, Barve A, Montoya J, Jang W Y, Brueck S R J, Sundaram M, Reisinger A, Krishna S, Noh S K 2011 Nat. Commun. 2 286

    [4]

    Wu J, Li Z, Shao D, Manasreh M O, Kunets V P, Wang Z M, Salamo G J, Weaver B D 2009 Appl. Phys. Lett. 94 171102

    [5]

    Wang T, Zhang J J, Liu H 2015 Acta Phys. Sin. 64 204209 (in Chinese) [王霆, 张建军, Huiyun Liu 2015 物理学报 64 204209]

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    Lan H, Ding Y 2012 Nano Today 7 94

    [7]

    Tommila J, Schramm A, Hakkarainen T V, Dumitrescu M, Guina M 2013 Nanotechnology 24 235204

    [8]

    Hakkarainen T V, Tommila J, Schramm A, Tukiainen A, Ahorinta R, Dumitrescu M, Guina M 2010 Appl. Phys. Lett. 97 173107

    [9]

    Itoh N, Stoneham A 2001 J. Phys.: Condens. Matter 13 489

    [10]

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    Patella F, Nufris S, Arciprete F, Fanfoni M, Placidi E, Sgarlata A, Balzarotti A 2003 Phys. Rev. B 67 205308

    [12]

    Joyce P B, Krzyzewski T J 1998 Phys. Rev. B 58 15981

    [13]

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    Heller E J, Lagally M G 1992 Appl. Phys. Lett. 60 2675

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    Mashita M, Hiyama Y, Arai K, Koo B H, Yao T 2000 Jpn. J. Appl. Phys. 39 4435

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    Kaganovskii Y, Vladomirsky H, Rosenbluh M 2006 J. Appl. Phys. 100 044317

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    Zhang W, Huo D, Guo X, Rong C, Shi Z, Peng C 2016 Appl. Surf. Sci. 360 999

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-11-29
  • 修回日期:  2016-03-27
  • 刊出日期:  2016-06-05

脉冲激光原位辐照对InAs/GaAs(001)量子点生长的影响

    基金项目: 

    江苏高校优势学科建设工程资助项目, 科技部国际合作项目(批准号: 2013DFG12210)、 国家自然科学基金(批准号: 11504251, 51302179)、江苏省高校自然科学研究重大项目(批准号: 12KJA140001)和江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(批准号: CXZZ13_0809)资助的课题.

摘要: 在InAs/GaAs(001)量子点生长过程中, 当InAs沉积量为0.9 ML时, 利用紫外纳秒脉冲激光辐照浸润层表面, 由于高温下In原子的不稳定性, 激光诱导的原子脱附效应被放大, 样品表面出现了原子层移除和纳米孔. 原子力显微镜测试表明纳米孔呈现以[110]方向为长轴(尺寸: 20-50 nm)、[110]方向为短轴(尺寸: 15-40 nm)的表面椭圆开口形状, 孔的深度为0.5-3 nm. 纳米孔的密度与脉冲激光的能量密度正相关. 脉冲激光的辐照对量子点生长产生了显著的影响: 一方面由于纳米孔的表面自由能低, 沉积的InAs优先迁移到孔内, 纳米孔成为量子点优先成核的位置; 另一方面, 孔外的区域因为In原子的脱附, 量子点的成核被抑制. 由于带有纳米孔的浸润层表面具有类似于传统微纳加工技术制备的图形衬底对量子点选择性生长的功能, 该研究为量子点的可控生长提供了一种新的思路.

English Abstract

参考文献 (18)

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