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Si衬底上Ge/Si岛的有序可控生长与表征

作　者: 周志玉
导　师: 赖虹凯
学　校: 厦门大学
专　业: 光学
关键词: UHV/CVD系统图形衬底自组装生长
分类号: O471
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 25次
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内容摘要

本论文采用全息光刻法制作二维图形衬底,利用超高真空化学气相淀积系统(UHV/CVD)在图形衬底上生长有序的Ge/Si岛。系统研究了图形在高温脱氧时产生的变化,分析了图形衬底、淀积条件等对Ge/Si岛生长的影响。利用UHV/CVD系统在平面衬底上生长多层Ge/Si岛,研究不同厚度的Si间隔层对多层Ge/Si岛性质的影响。全息光刻法主要包括曝光和刻蚀。曝光采用三束光同时入射到记录介质中经过一次曝光,从而得到二维图案;刻蚀采用感应耦合等离子刻蚀(ICP)。刻蚀后图形衬底又进行氧化和腐蚀处理,以降低由ICP刻蚀引起的表面粗糙。获得图形衬底的周期为1.2μm,深度为110～120nm。利用UHV/CVD系统在图形衬底上自组装生长Ge/Si岛。发现在高温脱氧时图形衬底的深度变浅,并在台面的边上形成有序分布的环形纳米Si岛,经实验证实这主要是由脱氧过程中的热分解反应导致的Si迁移增强引起的。在图形衬底上生长Ge,发现Ge岛的分布主要受温度的影响:在高温趋向成核在台面及侧壁上,部分直接淀积在Si岛上;在低温则随机分布在图形衬底上。与平面衬底相比,图形衬底具有释放应力的作用,导致Ge岛推迟产生。利用UHV/CVD系统在平面衬底上生长不同Si间隔层厚度的多层Ge/Si岛,通过X射线双晶衍射(XRD)、光致发光谱(PL)、Raman谱等进行了表征。XRD结果表明,Si间隔层越厚,对应多层结构的界面越好,在衍射谱中观察到分别来自浸润层和Ge岛的两套卫星峰;PL谱结果显示Si间隔层越薄,越容易形成位错,最厚的Si间隔层对应的多层Ge岛的PL峰可以持续到175K;通过Raman谱测试,发现多层Ge/Si岛的平均组分都在0.4附近,说明Ge、Si间扩散很严重,对应越薄的Si间隔层,应力释放也越大。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-19
  1.1 低维量子结构材料  9-12
  1.2 图形衬底上Ge岛生长的研究进展  12-15
  1.3 本论文的主要工作  15-16
  参考文献  16-19
第二章 Si基Ge岛生长的理论研究  19-27
  2.1 平面衬底上多层Ge/Si岛生长机理研究  19-21
  2.2 图形衬底上Ge岛生长机理研究  21-24
  2.3 本章小结  24
  参考文献  24-27
第三章 UHV/CVD系统在图形衬底上生长Ge/Si岛及其表征  27-41
  3.1 UHV/CVD系统及原子力显微镜简介  28-29
  3.2 图形衬底上Ge/Si岛的生长  29-31
  3.3 实验结果与讨论  31-39
  3.4 本章小结  39
  参考文献  39-41
第四章多层Ge/Si岛的生长及其表征  41-52
  4.1 表征方法简介  41-44
  4.2 多层Ge/Si岛的生长及表征结果  44-50
  4.3 本章小结  50
  参考文献  50-52
第五章结语  52-54
附录:论文发表情况  54-55
致谢  55

Si衬底上Ge/Si岛的有序可控生长与表征

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