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铟镓砷表面形貌相变动态化过程的研究

作　者: 黄旭
导　师: 丁召
学　校: 贵州大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 分子束外延(MBE) 扫描隧道显微镜(STM) 铟镓砷(InCaAs) 表面形貌相变
分类号: O614.37
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 22次
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内容摘要

随着电子工业的发展,人们对具备高电子迁移率的化合物半导体尤其是铟镓砷(InGaAs)的研究和使用日益广泛。这对材料性能提出了更高的要求,促进了对InGaAs材料的深入研究,成为了研究的热点。分子束外延技术由于具有其它生长技术无法比拟的优点,被广泛用于Ⅲ—Ⅴ族化合物及其多元化合物的生长,制作结构复杂、性能优异的半导体器件。为了解材料表面形貌,采用了原子级空间分辨的扫描隧道显微镜来进行薄膜表面特性研究。论文通过对贵州大学低维半导体结构实验室的分子束外延(MBE)和低温扫描隧道显微镜(LT-STM)联合系统的调试和使用,总结出对MBE和STM的调试方法、砷压校准方法、样品清洗方案,设计制作出扫描隧道显微镜探针电极腐蚀装置,生长了GaAs、InGaAs薄膜,在样品生长和退火过程中对高In组分的InGaAs表面形貌相变动态化过程进行了研究。研究表明,在某一固定的砷压和退火温度下,随着退火时间的延长,高In组分的InGaAs表面形貌逐渐向无序化方向变化,样品变得更加粗糙,在表面存在不对称应力情况下,形成岛状结构的趋势明显。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
第一章绪论  7-8
第二章高真空环境  8-14
  2.1 气体分子平均自由程  8-10
  2.2 单层覆盖时间  10-12
  2.3 本实验超高真空环境的获得  12-14
第三章分子束外延  14-25
  3.1 分子束外延原理及设备  14-15
  3.2 系统组成  15-17
    3.2.1 真空旋转样品操作台  15-16
    3.2.2 分子束源炉  16
    3.2.3 束流监控器  16
    3.2.4 计算机控制系统  16-17
  3.3 RHEED  17-20
    3.3.1 工作原理  17-18
    3.3.2 RHEED在测量外延生长速率中的应用  18-19
    3.3.3 与RHEED相关样品盘的改造  19-20
  3.4 As压校准  20-25
    3.4.1 砷坩锅的结构及工作原理  21-22
    3.4.2 砷压校准方法  22
    3.4.3 实验结果及分析  22-24
    3.4.4 校准结论  24-25
第四章扫描隧道显微镜  25-37
  4.1 扫描隧道显微镜原理及组成  25-26
  4.2 扫描隧道显微镜调试  26-31
    4.2.1 低温扫描隧道显微镜(LT-STM)的结构特点  27-28
    4.2.2 仪器的安装及样品和探针的装入  28
    4.2.3 LT-STM的烘烤  28-29
    4.2.4 LT-STM的扫描成像调试  29-30
    4.2.5 LT-STM探针的清洗  30-31
  4.3 STM探针电极腐蚀装置  31-37
    4.3.1 探针电化学腐蚀原理  31
    4.3.2 自制STM探针电化学腐蚀装置及实验方法  31-33
    4.3.3 实验研究及结果分析  33-35
    4.3.4 结论  35-37
第五章表面形貌的相变过程  37-55
  5.1 GaAs和InGaAs表面重构  37-43
    5.1.1 GaAs(001)的表面重构  37-40
    5.1.2 基于CaAs(001)的表面重构相变的衬底温度校准  40-41
    5.1.3 InGaAs表面重构  41-43
  5.2 表面形貌的相变模型  43-47
    5.2.1 有序-无序转变、艾辛模型和格气模型  44-45
    5.2.2 RSOS模型  45-46
    5.2.3 粗糙化与预粗糙化  46-47
  5.3 实验方案及分析  47-55
    5.3.1 样品清洗  48
    5.3.2 样品脱氧化  48-50
    5.3.3 样品生长及退火  50-51
    5.3.4 实验结果及分析  51-55
第六章结论  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-61
攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况  61-62

铟镓砷表面形貌相变动态化过程的研究

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