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原子轰击调制离子束溅射沉积Ge量子点的生长演变

熊飞 杨杰 张辉 陈刚 杨培志

原子轰击调制离子束溅射沉积Ge量子点的生长演变

熊飞, 杨杰, 张辉, 陈刚, 杨培志
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  • 采用离子束溅射沉积的方法在Si衬底上生长Ge量子点, 观察到量子点的生长随Ge原子层沉积厚度θ的增加经历了两个不同的阶段. 当θ在6—10.5个单原子层(ML)范围内时, 量子点的平均底宽和平均高度随θ增加同时增大, 生长得到高宽比较小的圆顶形Ge量子点, 伴随着量子点的生长, 二维浸润层的厚度同时增大, 量子点的分布密度缓慢增加; 当θ在11.5—17 ML范围内时, 获得高宽比较大的圆顶形Ge量子点, 量子点以纵向生长为主导, 二维浸润层的离解促进量子点的成核和长大, 量子点的分布密度随θ的增加快速增大; 量子点在θ由10.5 ML增加到11.5 ML时由一个生长阶段转变到另一个生长阶段, 其分布密度同时发生6.4倍的增加. 离子束溅射沉积Ge量子点的生长演变与在热平衡状态下生长的量子点不同, 在量子点的不同生长阶段, 其表面形貌和分布密度的变化特点是在热力学条件限制下表面原子动态演变的结果, θ的变化是引起系统自由能改变的主要因素. 携带一定动能的溅射原子对生长表面的轰击促进表面原子的扩散迁移, 同时压制量子点的成核, 在浸润层中形成超应变状态, 因而, 改变体系的能量和表面原子的动力学行为, 对量子点的生长起重要作用.
    • 基金项目: 国家自然科学基金云南联合基金(批准号: U1037604)、云南省应用基础研究基金(批准号: 2009CD003)、云南省教育厅科学研究基金重点项目(批准号: 09C008)、云南大学科研基金(批准号: 2009E28Q, 2010YBV47)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-03-19
  • 修回日期:  2012-05-15
  • 刊出日期:  2012-11-05

原子轰击调制离子束溅射沉积Ge量子点的生长演变

  • 1. 云南大学工程技术研究院, 昆明 650091;
  • 2. 昆明理工大学光电子新材料研究所, 昆明 650093;
  • 3. 云南师范大学可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室, 昆明 650092
    基金项目: 

    国家自然科学基金云南联合基金(批准号: U1037604)、云南省应用基础研究基金(批准号: 2009CD003)、云南省教育厅科学研究基金重点项目(批准号: 09C008)、云南大学科研基金(批准号: 2009E28Q, 2010YBV47)资助的课题.

摘要: 采用离子束溅射沉积的方法在Si衬底上生长Ge量子点, 观察到量子点的生长随Ge原子层沉积厚度θ的增加经历了两个不同的阶段. 当θ在6—10.5个单原子层(ML)范围内时, 量子点的平均底宽和平均高度随θ增加同时增大, 生长得到高宽比较小的圆顶形Ge量子点, 伴随着量子点的生长, 二维浸润层的厚度同时增大, 量子点的分布密度缓慢增加; 当θ在11.5—17 ML范围内时, 获得高宽比较大的圆顶形Ge量子点, 量子点以纵向生长为主导, 二维浸润层的离解促进量子点的成核和长大, 量子点的分布密度随θ的增加快速增大; 量子点在θ由10.5 ML增加到11.5 ML时由一个生长阶段转变到另一个生长阶段, 其分布密度同时发生6.4倍的增加. 离子束溅射沉积Ge量子点的生长演变与在热平衡状态下生长的量子点不同, 在量子点的不同生长阶段, 其表面形貌和分布密度的变化特点是在热力学条件限制下表面原子动态演变的结果, θ的变化是引起系统自由能改变的主要因素. 携带一定动能的溅射原子对生长表面的轰击促进表面原子的扩散迁移, 同时压制量子点的成核, 在浸润层中形成超应变状态, 因而, 改变体系的能量和表面原子的动力学行为, 对量子点的生长起重要作用.

English Abstract

参考文献 (31)

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